随机无线网络中干扰协助下的安全通信

摘要

基于密码学的无线网络安全体系一般忽略无线媒介的物理特性和节点的空间位置，但这两个因素直接影响节点之间通信的安全性。因此，合理利用无线媒介和节点空间位置的固有随机性能够显著提高无线网络物理层的安全性。近年来，有关无线信道的信息论安全的研究日新月异，但这些研究最大的局限性在于只考虑少量节点的情形，为了分析由大量合法节点和窃听者节点组成的大规模网络，文献[13]和[1][14]分别从几何和信息论的观点引入了安全通信图即iS-graph，它是描述随机无线网络中安全链路的一种随机图，图中的安全链路利用无线媒介的物理特性建立。
　　iS-graph的安全容量可以通过增加可控干扰以降低窃听者端的信号与干扰加噪声比（SINR）来实现。此时，干扰对无线网络安全而言变成了一种有效资源。合法的通信双方可以利用干扰来增加窃听者的噪声，从而提高合法用户信道的安全速率，且相应的干扰策略有多种。
　　受信息论安全和协作干扰技术的启发，本文研究随机无线网络中机密信息的传输，并在iS-graph的基础上提出一种干扰协助的安全通信图模型，命名为jS-graph。该模型中合法节点在协作干扰节点的帮助下实现安全通信。接下来分别讨论了协议模型和阈值模型下jS-graph的安全属性，研究结果表明，与无协作干扰的iS-graph相比，jS-graph能取得显著的安全增益，即说明合适的协作干扰能够显著地提高随机无线网络的安全通信能力。最后文章又提出了一种新的干扰策略，其可适用于随机无线网络中窃听者位置信息未知的情形，该策略解决了现实通信过程中窃听者信息并不总是可用的问题。文章结果有助于分析窃听者和协作干扰对无线网络安全性的影响。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状及分析

1.3本文研究的内容及意义

1.4本文的主要工作及文章结构

第二章 背景知识

2.1无线信息论安全

2.2 iS-graph

2.3协作干扰

第三章 系统模型

3.1无线传输特性

3.2干扰策略

3.3 jS-graph

3.4协议模型

3.5阈值模型

第四章 jS-graph在协议模型下的安全属性

第五章 jS-graph在阈值模型下的安全属性

5.1一个窃听者的情况

5.2两个窃听者的情况

5.3多个窃听者的一般情形

第六章 窃听者位置未知时的干扰策略

第七章 结论和展望

7.1研究结论

7.2研究展望

参考文献

致谢

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