抗窃听的安全网络编码

文中构造信息论意义下的安全网络编码以抗窃听攻击.基于广义攻击模型和all-or-nothing变换,构造广义组合网络上的安全网络编码,其安全性由网络容量和窃听集的最小割共同决定.进而,此结论被推广到任意单信源有向无圈网络.与已有结论相比,这种安全网络编码无额外加密开销,也无传输容量损失.     

基于身份的跨域直接匿名认证机制

针对现有DAA方案存在计算开销大和无法满足跨域匿名认证需求的不足,本文提出基于身份的直接匿名认证机制,采用代理签名和直接匿名证明技术实现移动互联网下可信移动平台(TMP)的跨域匿名认证;验证者基于签名的合法性完成对TMP平台的真实性鉴别,并在认证过程中协商了会话密钥,增强了跨域证明系统的安全性;同时基于CK模型的安全性证明表明本文机制是可证安全的.分析显示,本文机制具有匿名性、无关联性和高性能等性质的同时,能够抵抗平台的伪装攻击、替换攻击和重放攻击等敌手攻击行为,其性能更适用于移动互联网等无线网络环境.     

P2P系统中基于双信任信息的信誉度改进模型

针对P2P网络中诸如诋毁、合谋、欺骗等安全性问题，提出一种新的基于双信任信息的分布式信任模型。区别对待节点提供服务和发送评价的能力，对节点拥有的资源进行分类；通过迭代求解，为每个节点的每类资源分别计算全局服务信任值和回馈信任值；为了防止恶意节点反复实施恶意行为，引入了惩罚机制，激励节点诚信交易。仿真实验表明，该模型能够迅速降低恶意节点的全局信誉值和恶意交易概率，降低了对无过失节点的不公平性。     

基于协作波束形成的中继阻塞混合无线物理层安全传输

针对双向无线协作通信系统的安全传输(信息论安全)问题,提出一种基于多节点协作波束形成的中继与阻塞混合机制来提高物理层信息传输的安全性.其基本思想是:在协作传输阶段,系统中的一部分协作节点进行分布式波束形成来帮助发送方发送信息给合法用户,同时另一部分协作节点发送干扰信号阻塞窃听者的侦听,从而显著改善系统在协作广播阶段的安全性能.基于这一机制,针对窃听者的瞬时信道状态信息已知与否,本文提出两种不同的协作波束形成方法和优化方案,这两种方案在数学上均归结为解决一个或一系列的二阶凸锥规划问题,从而可以通过内点法有效地求解.仿真结果和对比实验验证了在中继节点数目较多时本文提出的混合安全机制和波束形成方法相对于单纯的协作中继机制或单纯的协作阻塞机制而言显著地提高了系统的物理层安全性能.     

具有小世界特性的低能耗无线传感器网络簇级拓扑研究

本文提出了一种具有小世界特性的无线传感器网络簇级拓扑算法,引入Temple University吴杰教授提出的UCR(unequal cluster-based routing)机制,靠近基站簇尺寸变小,解决基站附近网络耗能过多的热点问题.通过OPNET对构造的簇级拓扑结构进行仿真,当超级节点数目增加到6～18时,平均路径长度降低,路径长度变化率降低,节能曲线变化率升高,能耗降低效果显著.仿真实验还表明,本文提出的具有小世界特性的无线传感器网络簇级拓扑结构对随机攻击具有很强的鲁棒性,具有很好的生存性能.复杂网络理论中的小世界网络具有较大的聚集系数和较小的平均路径长度,通过在原有网络中添加超级节点,形成能与sink节点直接通信的捷径,可以降低网络平均路径长度和能量消耗.目前小世界特性用于WSN的研究中,尚未考虑到sink节点附近的热点问题.     

网络分层优先映射理论

传统互联网分层设计中,层与层之间信息交互较少,随着网络技术的飞速发展,出现了应用层服务分割、传输层多连接、网络层多路径等新技术,使得层维护的信息日益复杂.合理协调这些新增的层信息,可以提高网络服务质量,从而提高网络用户的满意度.然而现有的研究处于各层孤立的状态,缺乏对层之间协同工作的研究.为适应未来网络发展的迫切需求,首次提出网络分层优先映射理论,对层信息进行统一描述和优先区分,再通过合理的映射机制建立联系,协同高效地完成网络服务.     

端到端可伸展视频在因特网中鲁棒传输的解决方法

提出了一种端到端的方法解决可伸展视频在因特网上鲁棒传输的问题. 传统方案由于没有同时考虑媒体本身的特性、网络信道状况以及优化的数据封装等因素, 所以在易发生信息错误的环境下(例如网络丢包)不能得到全局优化而保证高质量的视频传输. 针对可伸展视频的特点, 给出了一种端到端的网络自适应的拥塞控制和非均衡的错误控制因特网视频传输方案, 该方案根据网络状况动态调整发送速率, 具有抗网络噪声的特性. 考虑到多媒体传输的要求, 描述了媒体拥塞控制来平滑媒体流的发送速率和预测网络可用带宽的方案. 在数据包的层次上, 提出了具有非均衡数据交织封装的错误保护方案, 很好地减轻了网络丢包对接收视频的影响, 并且进一步发展了可伸展视频在因特网传输中的率失真理论, 从而给出了最优的比特分配方案, 可以在信源码流和错误控制之间优化地分配可用网络带宽资源. 大量的实验结果表明该方案能很好地解决可伸展视频在因特网中的传输问题.     

物联网定位与位置感知研究

物联网是近年来广受关注的新兴研究领域,被认为是信息网络在现实世界的延伸,是我国国民经济的重要增长点,将在未来科技创新和社会进步中扮演关键角色.物联网系统中,"物"节点位置是反映网络状态的重要信息之一.同时,"物"节点采集信息以及相应的信息交互过程都与节点位置信息密切相关.本文主要讨论物联网中定位与位置感知研究中的若干关键问题.探讨了物联网节点定位理论与方法,包括基于测距和非测距定位、物联网协作式定位、多传感器位置感知等议题,结合物联网中不同网络层次、应用场景和定位需求对节点位置感知技术进行归纳和总结.最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.     

无源数据传输系统的改进型Manchester码

针对能量传输效率和位定时信息提取的要求,提出了一种基带码型即改进型Manchester码。文中给出了该码的编码方法,分析能量传输效率、功率谱及AWGN信道非相干解调的误码性能,提出了解码方法并实测出系统关键节点的电压波形。该编码的能量传输效率比Manchester码高55%,同时具备位定时信息易于提取的优点,可以在非相干解调中充分利用其位定时信息解决接收端内部震荡器不稳定造成的采样时刻误差累积问题。     

用物理噪声源改进航天器信息安全的研究

分析了所提出的一种基于物理噪声源的航天器短消息扩展方法的有效性,计算了扩展后消息的熵,证明采用该方法可以有效增加存在于航天器数据系统中的大量长度很短且多次重复的短消息的熵,从而增强其传输过程的安全性;本文还提出了一种对M.J.Gander和U.M.Maurer所提出的密钥协商协议的改进方法,利用物理噪声源所产生的随机数据,设置通信双方协商过程的初始参数,使之不依赖于通信信道的特性,准确控制协商过程和密钥量,使该方法适用于长寿命航天器与地面之间保密通信中的密钥管理.     

ZigBee无线网络在井下救援通信系统中的应用研究

基于新兴的ZigBee无线射频通信技术,提出一种井下应急救援通信系统的解决方案.系统在硬件上采用CC2430 Soc进行设计,软件上裁减Microchip ZigBee协议栈,通过使用得到的精简版ZigBee协议栈作为支持.整套系统完成了ZigBee网络节点的设计,可实现井下应急救援通信网络的快速搭建,从而在矿难发生后,使井上井下通信得以恢复,为迅速开展救援工作提供有效帮助.     

量子安全线路评估

鉴于经典安全线路评估存在的问题, 提出了一个量子解决方案. 在该方案中, 冗余纠缠态粒子插入法和量子签名协议被用来保证协议的安全性. 理论分析证明, 该协议对于经典攻击和量子攻击均具有很高的安全性.     

基于棋盘分割插值的多描述视频编码

为了提高恶劣信道上视频传输的鲁棒性, 提出了一种基于棋盘式分割插值的多描述视频编码算法, 即将输入图像按照棋盘模式分割并插值形成两路相同分辨率的近似图像, 并对这两路近似图像进行独立的运动预测、补偿和编码. 使用这种编码算法, 接收端可以在同时收到两路描述时得到相当好的重建图像质量, 而在由于误码或丢包等使其中一路描述丢失或受损时也能得到可以接受的重建图像质量. 此外, 编解码器之间的不匹配可以通过对两路描述之间差信号的部分编码得以有效的控制. 在双向通信应用中编码器还可以根据反馈信息来主动跟踪解码器的状态从而消除误差积累. 由于充分利用了分块DCT编码所固有的块间相关性, 该算法与同类算法相比具有更好的冗余率失真性能. 模拟实验表明, 该算法在保持较高压缩效率的前提下, 具有很好的鲁棒性, 在高误码信道上相对于传统的单描述视频编码可以得到更为稳定的重建图像质量, 并且编解码器之间的不匹配和误差积累都得到了有效的控制.     

基于iSCSI协议的远程灾备安全模型研究

本文分析了基于iSCSI协议的灾备模型的特点及其存在的安全隐患。为了解决该模型存在的安全问题，提出了基于iSCSI协议的远程灾备安全模型。其主要设计思想是在传输线路和本地存储网络以及远程灾备网络的接口处设置防火墙．用以提高两个存储网络的抗攻击能力，利用VPN来对传输的数据进行加密，从而保证数据的安全。最后通过实验验证了该模型数据传输的安全性和具有良好的抗攻击能力。     

基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法

针对放大前传多源协同通信网络,在保证系统满足一定中断概率的前提下,以最小化系统总发射功率为目标,提出一种基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法.由目的节点根据源节点的优先级因子,依次确定是需要直传还是选择中继进行协同前传,以及相应的源节点和中继节点的最优发射功率.该算法运算复杂度低,且无需在传输中实时更新,能节省系统开销.仿真结果表明,与直接传输和AF策略相比,该算法能有效节省传输所需要的总发射功率,且性能优于凸松弛算法,与最优穷举搜索算法相近.     

一种新的高频谱利用率调制方式RPPK

随着通信技术的发展,频谱资源日趋紧张.超窄带通信体制的出现极大地提高了系统频谱利用率,但需借助于特殊的超窄带滤波器方能实现.然而超窄带滤波理论并未获得学术界的一致认同,其实现也难以验证.本文提出了一种新的超窄带调制方式–随机脉冲位置键控(random pulse position keying,RPPK),通过对其功率谱分析发现,RPPK调制信号功率谱中基本不含多余离散谱线,避免了超窄带滤波器的使用.因此,RPPK理论更为清晰,实现更加简单.仿真和分析表明,RPPK频谱利用率可高达100bit/s/Hz;当接收端采用最佳接收时,其性能与BPSK相近,优于其余的超窄带调制方式;同时,RPPK亦能提供用户多址接入和通信保密性.     

基于拥塞控制与RS编码的自适应有效Internet视频传输

提出一种自适应拥塞控制与自适应RS(reed-solomon)编码差错修复相结合的有效Internet视频传输新方案. 针对Internet共享信道的QoS波动特性而设计的一个带有速率控制参数可调的自适应拥塞控制机制的视频流协议AVSP, 使视频传输具有对网络状况波动的快速反应特性和一定的TCP友好性. 在不增加系统总带宽的前提下, 与拥塞控制相结合的可变参数自适应RS编码MPEG视频传输差错修复, 有效地增强了Internet分组丢失差错环境下视频传输的鲁棒性.     

移动传感网中基于定向角度路由的数据收集

在Sink和节点不断移动的多跳无线传感器网络中,节点和Sink的位置不断变化.如果节点采用传统的广播方式发送数据,节点发送的数据在到达移动Sink之前,很有可能被大量的节点不断转发.这样不仅容易导致数据冗余过大,而且容易造成节点的能量消耗过快从而缩短网络生命周期.为了最大化网络生命周期,提出一种节能的算法ROAR来解决这个问题.首先,节点执行类似于选取簇头的收集器选择算法,能量高的节点以高概率决定是否成为收集器.然后,节点将数据发送给有效区域内的邻居节点.所谓的有效区域是指过节点作连接节点和Sink的直线的垂线,以垂线为边界,与移动Sink同侧的区域.最后,收集器采用折半角度传输的方式将数据发送给移动Sink.仿真实验结果表明,与目前已有的算法相比,算法ROAR能够有效地缩短收集一轮数据所需的时间、减少能量开销、延长网络生命周期.     

基于Polar码的纠错延后量子协商协议

提出了一种基于纠错(EC)延后的量子密钥分发协商协议.该协议不直接对密钥进行EC,而是将EC延后到信息交换后进行.这种量子密钥分发协商协议具有两个优点:1)EC延后可使量子密钥分发网络中不直接相连的两个节点通过共同的可信节点共享密钥串;2)EC延后可简化整个协商过程,只通过简单的信道编码就能完成EC,还能同时纠正通信过程中产生的误码和信息本身存在的误码.本文理论上分析了所提协议的密钥利用率;并以误比特率为标准,结合Polar信道编码,通过数值仿真说明所提协议的可靠性与安全性,并与等同条件下应用低密度奇偶校验码(LDPC码)的量子密钥分发协商协议进行比较,结果表明基于Polar码的协商协议可获得更加完善的性能.     

域间IP欺骗防御服务扩展

拒绝服务攻击严重影响Internet的可用性，而攻击者通常采用源IP欺骗方式，使得网络防御更加困难．尽管已经提出许多防御IP欺骗的机制，但只是部分部署，防御效果差．本文首次提出一种域间IP欺骗防御服务扩展机制——MASK，在给定防御节点覆盖的情况下，延伸防御机制保护范围，增强节点的防御能力．借鉴Transit-StubAS模型，根据BGP消息MASK节点代理邻居中StubAS与目的端AS协商标识，共享源IP地址空间信息，向StubAS提供IP欺骗防御服务．同时利用BGP消息约束源．目的端之间MASK会话数，减小了标识的计算和存储开销．MASK不仅扩大了防御机制保护范围，且提前过滤了IP欺骗数据流．应用Routeview提供的RIB进行评估，MASK在相同覆盖下能够扩展IP欺骗防御机制的保护范围，是一种高效的域间IP欺骗防御机制，可为建设新一代可信网络提供有力支撑．