Decode-and-Forward vs. Amplify-and-Forward Scheme in Physical Layer Security for Wireless Relay Beamforming Networks

14:00 | 04/06/2020 | GP MẬT MÃ

CSKH02.2019 - (Abstract) - To secure communication from the sender to the receiver in wireless networks, cryptographic algorithms are usually used to encrypt data at the upper layers of a multi-tiered transmission model. Another emerging trend in the security of data transmitted over wireless networks is the physical layer security based on beamforming and interference fading communication technology and not using cryptographic algorithms. This trend has attracted increasing concerns from both academia and industry. This paper addresses how physical layer security can protect secret data compare with the traditional cryptographic encryption and which is the better cooperative relaying scheme with the state of the art approached methods in wireless relaying beamforming network.

Tóm tắt - Việc bảo mật truyền thông vô tuyến từ nơi gửi đến nơi nhận thường sử dụng các thuật toán mật mã để mã hóa dữ liệu tại các tầng phía trên trong mô hình phân lớp. Một xu hướng khác đang được quan tâm rộng rãi là bảo mật tầng vật lý dựa trên kỹ thuật truyền tin beamforming và kỹ thuật tương tác fading kênh chủ động. Xu hướng này hiện đang được thu hút cả trong giới công nghiệp và nghiên cứu. Đóng góp của bài báo này là làm rõ khả năng bảo mật tầng vật lý và so sánh chúng với phương pháp bảo mật dùng kỹ thuật mật mã truyền thống. Bài báo cũng so sánh hai kỹ thuật chuyển tiếp được sử dụng chính trong bảo mật tầng vật lý cho mạng vô tuyến chuyển tiếp là Amplify-and- Forward và Decode-and-Forward.

Xem toàn bộ bài báo tại đây.

REFERENCE

[1]. C. E. Shannon, “Communication theory of secrecy systems,” Bell Syst. Tech. J., vol. 28, no. 4, pp. 656–715, Oct. 1949,

[2]. G. de Meulenaer, F. Gosset, F.-X. Standaert, and O. Pereira, “On the Energy Cost of Communication and Cryptography in Wireless Sensor Networks,” in 2008 IEEE International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications, 2008, pp. 580–585, doi: 10.1109/WiMob.2008.16.

[3]. D. Wang, B. Bai, W. Zhao, and Z. Han, “A Survey of Optimization Approaches for Wireless Physical Layer Security,” ArXiv190107955 Cs Math, Jan. 2019.

[4]. A. D. Wyner, “The Wire-Tap Channel,” Bell Syst. Tech. J., vol. 54, no. 8, pp. 1355–1387, Oct. 1975, doi: 10.1002/j.1538-7305.1975.tb02040.x.

[5]. I. Csiszar and J. Korner, “Broadcast channels with confidential messages,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 24, no. 3, pp. 339–348, May 1978.

[6]. F. Jameel, S. Wyne, G. Kaddoum, and T. Q. Duong, “A Comprehensive Survey on Cooperative Relaying and Jamming Strategies for Physical Layer Security,” IEEE Commun. Surv. Tutor., vol.21, no. 3, pp. 2734–2771, 2019, doi: 10.1109/COMST.2018.2865607.

[7]. Tạp chí An toàn thông tin, “Bảo mật dữ liệu tầng vật lý trong mạng truyền tin không dây: Những ý tưởng đầu tiên và hướng nghiên cứu hiện nay”, http://antoanthongtin.gov.vn/gp-atm/chi-tiet-baiviet-cua-101779. [Accessed: 15-Feb-2020].

[8]. X. Chen, D. W. K. Ng, W. H. Gerstacker, and H.-H. Chen, “A Survey on Multiple-Antenna Techniques for Physical Layer Security,” IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 19, no. 2, pp. 1027–1053, Secondquarter 2017.

[9]. L. Dong, Z. Han, A. P. Petropulu, and H. V. Poor, “Improving Wireless Physical Layer Security via Cooperating Relays,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 58, no. 3, pp. 1875–1888, Mar. 2010, doi: 10.1109/TSP.2009.2038412.

[10]. Y.-W. P. Hong, P.-C. Lan, and C.-C. J. Kuo, “Enhancing Physical-Layer Secrecy in

Multiantenna Wireless Systems: An Overview of Signal Processing Approaches,” IEEE Signal Process. Mag., vol. 30, no. 5, pp. 29–40, Sep.2013, doi: 10.1109/MSP.2013.2256953.

[11]. A. Mukherjee, S. A. A. Fakoorian, J. Huang, and A. L. Swindlehurst, “Principles of Physical Layer Security in Multiuser Wireless Networks: A Survey,” IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 16, no.3, pp. 1550–1573, 2014.

[12]. H.-M. Wang and X.-G. Xia, “Enhancing wireless secrecy via cooperation: signal design and optimization,” IEEE Commun. Mag., vol. 53, no.12, pp. 47–53, Dec. 2015, doi: 10.1109/MCOM.2015.7355565.

[13]. O. G. Aliu, A. Imran, M. A. Imran, and B. Evans, “A Survey of Self Organisation in Future Cellular Networks,” IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 15, no. 1, pp. 336–361, First 2013.

[14]. F. I. Kandah, O. Nichols, and Li Yang, “Efficient key management for Big Data gathering in dynamic sensor networks,” in 2017 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC), 2017, pp. 667–671, doi: 10.1109/ICCNC.2017.7876209.

[15]. Physical Layer Security: Bounds, Codes and Protocols (João Barros) - Part 2 (SPCodingSchool).

[16]. N. N. Tuan and D. V. Son, “DC Programming and DCA for Enhancing Physical Layer Security in Amplify-and-Forward Relay Beamforming Networks Based on the SNR Approach,” in Advanced Computational Methods for Knowledge Engineering, vol. 629, N.-T. Le, T. van Do, N. T. Nguyen, and H. A. L. Thi, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2018, pp. 23–33.

[17]. S. Sarma, S. Agnihotri, and J. Kuri, “Secure Communication in Amplify-and-Forward Networks with Multiple Eavesdroppers: Decoding with SNR Thresholds,” Wirel. Pers. Commun., vol. 85, no. 4, pp. 1945–1956, Dec. 2015.

[18]. N. N. Tuan and T. T. Thuy, “Physical Layer Security Cognitive Decode-and-Forward Relay Beamforming Network with Multiple Eavesdroppers,” in Intelligent Information and Database Systems, vol. 11432, N. T. Nguyen, F. L. Gaol, T.-P. Hong, and B. Trawiński, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2019, pp. 254–263.

[19]. H. A. Le Thi, V. N. Huynh, and T. P. Dinh, “DC Programming and DCA for General DC Programs,” in Advanced Computational Methods for Knowledge Engineering, Cham, 2014, pp. 15–35, doi: 10.1007/978-3-319-06569-4_2.

Thông tin trích dẫn: M.Sc Nhu Tuan Nguyen, “Decode-and-Forward vs. Amplify-and-Forward Scheme in Physical Layer Security for Wireless Relay Beamforming Networks”, Nghiên cứu khoa học và công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin, Tạp chí An toàn thông tin, Vol. 10, pp. 9-17, No. 02, 2019.

Nhu Tuan Nguyen

‹ › ×

Tin liên quan

Một cải tiến cận an toàn kháng va chạm cho lược đồ Hirose trong mô hình mã pháp lý tưởng

15:00 | 18/03/2020

Tóm tắt - Trong số các hàm nén dựa trên mã khối, có 3 hàm nén độ dài khối kép nổi tiếng đạt được độ an toàn kháng va chạm và kháng tiền ảnh tối ưu (lần lượt lên đến 2^n và 2^2n truy vấn) đó là Abreast-DM, Tandem-DM và lược đồ Hirose. Gần đây đã có một số lược đồ mới được đề xuất, tuy nhiên các chứng minh độ an toàn đều dựa trên các kết quả đã có đối với 3 lược đồ trên. Trong đó, lược đồ Hirose đạt được cận an toàn kháng va chạm và kháng tiền ảnh tốt hơn 2 lược đồ còn lại. Ngoài ra nó còn hiệu quả hơn khi chỉ sử dụng một lược đồ khoá duy nhất cho 2 mã khối cơ sở. Trong bài báo này, chúng tôi đưa ra một cận an toàn kháng va chạm chặt hơn cho lược đồ Hirose. Kết quả khi áp dụng với mã khối có độ dài khối 128 bit và độ dài khoá 256 bit, ví dụ như AES-256, đó là không có một kẻ tấn công bất kỳ nào thực hiện ít hơn 2^12673 truy vấn có thể tìm được một va chạm cho hàm nén Hirose với xác suất lớn hơn 1/2.

A solution for packet security 1 Gbps on layer 2 with technology FPGA

06:00 | 28/10/2019

CSKH-02.2018 - (Abstract) - The Layer 2 network security has shown many advantages compared to Layer 3. However, the structure of Layer 2 does not indicate the size of data packet, it makes the difficult to capture the data packet, especially in the case the packet is captured by hardware. Also, there are limitation of using software to capture the packet. In addition, when the size of the packet is not defined, it will be difficult to handle the packet with inserting cryptographic parameters that exceed the permissible length. In this paper, a technical solution for capturing Ethernet packet directly from FPGA is presented, organising data to ensure transparent communication capability to implement Layer 2 packet security, to overcome the limitations when capturing packet by using software.

Some results on new statistical randomness tests based on length of runs

09:00 | 23/10/2019

CSKH- 02.2018 - (Abstract) - Random Sequences and random numbers play a very important role in cryptography. In symmetric cryptography primitives, a secret key is the most important component to ensure their security. While cryptographic protocols or digital signature schemes are also strongly dependent on random values. In addition, one of the criteria for evaluating security for cryptographic primitives such as block cipher, hash function... is to evaluate the output randomness. Therefore, the assessment of randomness according to statistical tests is really important for measuring the security of cryptographic algorithms. In this paper, we present some research results on randomness tests based on the length of runs proposed by A. Doğanaksoy et al in 2015. First, we show that some probability values for tests based on lengths 1 and 2 are inaccurate and suggest editing. Secondly, we have given and demonstrated for the general case the runs of any length k. Finally, we built a randomness testing tool and applied evaluations to true random sources.

Tin cùng chuyên mục

Một số khuyến nghị về độ an toàn của hệ mật RSA (Phần I)

10:00 | 02/01/2024

Trong hệ mật RSA, mô hình hệ mật, cấu trúc thuật toán của các nguyên thủy mật mã là công khai. Tuy nhiên, việc lựa chọn và sử dụng các tham số cho hệ mật này sao cho an toàn và hiệu quả là một vấn đề đã và đang được nhiều tổ chức quan tâm nghiên cứu. Trong bài viết này, nhóm tác giả đã tổng hợp một số khuyến nghị cho mức an toàn đối với độ dài khóa RSA được Lenstra, Verheul và ECRYPT đề xuất.

Ứng phó và bảo vệ chống lại sự thỏa hiệp của nhà cung cấp danh tính IdP

16:00 | 14/11/2023

Dựa trên công bố của công ty quản lý định danh và truy cập Okta (Mỹ) vào ngày 20/10/2023 liên quan đến một vi phạm bảo mật gần đây, các nhà nghiên cứu đã xác định rằng các tác nhân đe dọa đã giành được quyền truy cập thành công vào hệ thống hỗ trợ khách hàng của Okta, kẻ tấn công có thể xem các tệp tải lên (upload) liên quan đến các trường hợp hỗ trợ mới bằng mã thông báo phiên hợp lệ, các tác nhân đe dọa sau đó đã có được quyền truy cập vào hệ thống của khách hàng. Trong bài viết này sẽ mô tả tác động của các hành vi vi phạm của nhà cung cấp danh tính (IdP) và cách các tổ chức có thể tự chủ động bảo vệ mình trước các cuộc tấn công này.

Google Chrome tự động nâng cấp để kết nối an toàn cho tất cả người dùng

10:00 | 10/11/2023

Google đã thực hiện một bước quan trọng nhằm tăng cường bảo mật Internet của Chrome bằng cách tự động nâng cấp các yêu cầu HTTP không an toàn lên các kết nối HTTPS cho toàn bộ người dùng.

Một số phương pháp bảo mật API hiệu quả cho tổ chức/doanh nghiệp

15:00 | 26/05/2023

Ngày nay, trong quy trình xem xét, đánh giá và phân bổ nguồn lực của các tổ chức/doanh nghiệp, bảo mật dữ liệu vẫn được coi là ưu tiên hàng đầu. Tuy nhiên, nhiều tổ chức/doanh nghiệp vẫn phải đối mặt với nhiều hơn những mối đe dọa từ các sự cố an ninh mạng mà họ lường trước.

Tin được quan tâm

Bảo đảm an ninh thông tin cơ sở hạ tầng quan trọng của Hoa Kỳ

08:00 | 11/01/2024 | Chính sách - Chiến lược
Giải pháp phân loại tương tác giữa 2 người trong chuỗi ảnh rời rạc (Phần I)

09:00 | 10/01/2024 | Giải pháp khác

Giải pháp tăng cường an ninh mạng ở Italia

09:00 | 05/01/2024|Chính sách - Chiến lược
Cạnh tranh Mỹ - Trung về cáp quang biển toàn cầu (phần 1)

09:00 | 05/01/2024|An ninh – Quốc Phòng

CISA cung cấp dịch vụ an ninh mạng cho các tổ chức trọng yếu không thuộc Chính quyền

09:00 | 21/12/2023|CA Công cộng
5 lưu ý giúp tăng cường bảo mật công nghệ vận hành cho các doanh nghiệp sản xuất

14:00 | 14/08/2023|Giải pháp khác

Giải pháp khác

Cách bảo vệ email và tài khoản mạng xã hội

Những ngày gần đây, liên tục các kênh YouTube với lượng người theo dõi lớn như Mixigaming với 7,32 triệu người theo dõi của streamer nổi tiếng Phùng Thanh Độ (Độ Mixi) hay Quang Linh Vlogs - Cuộc sống ở Châu Phi với 3,83 triệu người theo dõi của YouTuber Quang Linh đã bị tin tặc tấn công và chiếm quyền kiểm soát.

10:00 | 22/04/2024
Thiết lập chính sách mật khẩu an toàn trên Linux
Quản lý dữ liệu cá nhân an toàn thông qua tính năng Safety Check trên iOS 16
Tăng cường bảo mật tệp lưu trữ trên Google Drive