两跳无线网络偷听者容忍能力的研究

摘要

两跳无线网络是一类很重要的网络模型,可以为更加一般的网络模型性能的分析奠定基础。同时,协同干扰已经被证明是一种非常有前景的能够提供强安全的物理层安全技术。本文提出了一个完整的理论框架来研究两跳无线网络的精确的偷听者容忍能力,也就是一个网络最多能容忍的偷听者数量。在该网络场景中,我们采用了协同干扰技术来保证端到端传输的安全性(定义为安全中断概率),同时采用了两种消息中继选择机制(即机会中继机制和随机选择机制)来保证端到端传输的可靠性(定义为传输中断概率)。值得注意的是,之前的工作只考虑了随着节点数量或者网络尺寸趋于无限时,偷听者容忍能力的渐进性结果或者有限时的下界。然而,这些结果并不能反映一个无线网络真实的偷听者容忍能力。
　　在本文的理论模型中,针对每一种消息中继选择机制,我们首先基于概率论知识对端到端传输的安全中断概率和传输中断概率进行了闭型建模。然后,基于该中断概率模型和随机序理论,我们建立了偷听者容忍能力分析的理论模型。最后,我们提供了大量的仿真和数值结果来验证理论模型的有效性和阐明利用了协同干扰技术和消息中继选择机制之后网络的偷听者容忍能力。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 本文研究工作

1.4 论文组织结构

第二章 系统模型和问题公式化

2.1 网络模型及假设

2.2 传输模型

2.3 中断概率及问题公式化

第三章 随机中继选择机制下的偷听者容忍能力

3.1 传输及安全中断概率

3.2 偷听者容忍能力

第四章 机会中继选择机制下的偷听者容忍能力

4.1 传输及安全中断概率

4.2 偷听者容忍能力

第五章 数值结果及讨论

5.1 模型验证

5.2 偷听者容忍能力性能分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 下一步工作

附录A 部分证明

致谢

参考文献

研究成果