无线网络安全加密措施论文提纲

论文题目：基于全双工和协作干扰的无线网状网物理层安全技术研究

摘要：无线网状网是一种通过多跳无线信道实现节点间互联互通的无线网络系统,无线网状网可以在没有固定网络基础设施的环境下构建特定区域的通信网络覆盖,在许多领域都有着重要的应用。伴随信息时代的到来,通信安全越来越受到人们的关注,而无线通信信号传输具有开放的特点,无线网状网的安全问题因而更加突出。传统的网络安全依赖于密码学方法,通过加密算法对需要传输的信息进行加密,对窃听者的防御主要依靠加密算法的计算复杂度,随着计算机计算能力的不断提升,基于密码学的通信安全方法受到越来越大的威胁,这促使人们不断地寻求可强化信息安全的各种措施和手段。物理层安全是近年来人们在无线通信领域非常关注的一项技术,其基于信息论原理,通过寻求信息传输的绝对安全方法,力图使得窃听者无法在其截获的信号中获得传输的信息。本文在调研分析的基础上,对无线网状网中的物理层安全问题进行了研究,针对不同的协作中继方式,提出了一种新的物理层安全策略,其主要工作包括:（1）介绍了有关物理层安全的基本概念、理论基础;调研分析了主要的无线通信物理层安全研究模型和目前相关的研究现状;（2）研究了随机转发协作中继方式下的无线网状网物理层安全问题。针对无线网状网中的窃听者位置和信道状态特性不可知的场景,提出了一种结合同时同频全双工技术和协作干扰技术的无线网状网物理层安全策略,通过接收节点和协作节点同时发送干扰信号,劣化窃听者的接收性能,提高传输路径的安全性,同时导出了安全连接概率的表达式,给出在特定条件下协作节点的选择策略,并通过仿真验证了所得的结果的合理性;（3）研究了解码转发协作中继方式下的无线网状网物理层安全问题。区别于随机转发方式,在解码转发协作中继转发的场景中,任意两跳信息不再相互独立,窃听者间则可能获取多跳中的信号。同时考虑窃听者间协作工作的场景,这是最不利的一种情况。采用类似于随机转发协作中继方式的安全策略,即同时同频全双工自发干扰结合协作节点同时发送干扰信号,对无线网状网的物理层安全性能进行分析。最后还对未来的工作进行了展望。

关键词：无线网状网;物理层安全;全双工;协作干扰;安全连接概率

学科专业：通信与信息系统

摘要

ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 无线网状网概述

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要工作及结构

第二章 物理层安全理论基础

2.1 引言

2.2 信息论安全

2.2.1 基于密码学的信息安全

2.2.2 香农定义的信息安全

2.3 物理层安全理论基础

2.3.1 噪声信道的保密性

2.3.2 保密信道的信道编码

2.3.3 物理层安全与密码学方法的区别

2.4 物理层安全中的协作干扰

2.4.1 应用噪声的协作干扰

2.4.2 应用随机码本的协作干扰

2.4.3 高斯双向中继信道中的协作干扰

2.5 多跳无线网络物理层安全技术相关研究

2.6 本章小结

第三章 基于全双工RAF中继和协作干扰的无线网状网物理层安全策略

3.1 引言

3.2 系统模型

3.3 给定路径的安全连接概率

3.3.1 窃听者间协作窃听下的安全连接概率

3.3.2 窃听者间非协作窃听下的安全连接概率

3.4 合法协作节点选择策略

3.4.1 窃听者间协作窃听下的协作节点选择策略

3.4.2 窃听者间非协作窃听下的协作节点选择策略

3.5 数值仿真和性能分析

3.5.1 窃听者间协作窃听下的仿真与分析

3.5.2 窃听者间非协作窃听下的仿真与分析

3.6 本章小结

第四章 基于全双工DF中继和协作干扰的无线网状网物理层安全策略

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 给定路径的安全连接概率

4.4 合法协作节点选择策略

4.5 数值仿真和性能分析

4.6 本章小结

第五章 结论

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

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