基于喷泉码的制造技术

基于喷泉码的

【技术实现步骤摘要】
基于喷泉码的LT
‑
SLT防窃听编码方法


[0001]本专利技术属于计算机
，特别涉及基于喷泉码的
LT
‑
SLT
防窃听编码方法
。

技术介绍

[0002]随着现代通信的日益发展，计算机计算能力飞速发展，使得传统秘钥方式难以满足安全性需求
。
在没有上层数据加密的情况下，即使无线信道条件受限，有研究提出利用发射功率算法在多个协同中继的合作下进行通信，一定程度上实现了其安全性，还可利用节点协作通过重传源信号的加权版本或加权噪声，将传输功率和保密率简化为单一变量来实现基于物理层的安全
。
基于信息论原理，可以在理论上证明基于信道编码设计的保密方法，通过编码和传输预编码方案以及利用信道状态信息，物理层安全方案就可以在无线介质上秘密通信
。
利用无线信道固有特性实现保密通信，例如基于人工噪声辅助波束形成的安全多天线传输方法和协作分集方法来抵御窃听者的攻击
。
也有研究提出通过安全波束形成与合作干扰相结合来提升了系统保密性，以及利用随机几何对大规模网络中非正交多址访问的物理层安全进行了研究
。
[0003]喷泉码是一种无码率的删除码，译码与接收符号顺序无关，只要接收足够数量译码符号数量便可迅速译码，喷泉码在删除信道中具有译码符号数量不确定的点，将喷泉码用于无线传输物理层编码，在窃听者获取与合法接收者相同的译码规则，也可以起到信息安全传输作用
。LT
码是依据
>RSD
度分布随机选取符号的进行编码喷泉码，具有译码开销小的特点，源端利用接收端已恢复的符号信息调整鲁棒孤波分布，可以得到移位
LT
码
(SLT
码
)
，显著优化了
LT
码的计算复杂度
。
在
LT
码解码过程中，当符号度较高时，符号冗余概率的增加要比符号度较低时快得多，在解码过程中维持高纹波大小的成本增加，这提出了一种减小纹波大小的设计，从而提供任何可实现的目标纹波大小演化，以减少必要的开销
。
[0004]在存在窃听攻击的无线通信中，有研究提出提出了机会继电器选择，并在增加继电器数量时量化了可对安全可靠性权衡进行改善
。
有研究提出提出喷泉码辅助物理层安全方案，将合作干扰和星座旋转方法相结合，减少干扰对合法接收机的负面影响，恶化了窃听信道质量
。
在信道噪声的影响下，有研究提出构造了一种对母卷积码进行秘密剪枝的安全编码结构，使合法用户产生了用于解码的秘密子空间，而窃听者则使用母代码，这提高了语义安全性
。
有研究提出开发了一种喷泉编码机制，通过反馈动态调整喷泉码的构建，采用发射功率控制提高合法接收方的数据包接收速率，减少解码延迟
。
有研究提出提出一种用于衰落窃听信道的动态喷泉编码辅助安全传输方法，源端根据合法链路的信道质量调整传输的
FC
包数
(
喷泉码包数
)
，降低了合法接收机的解码延迟
。
有研究提出一种基于不定长窗口的喷泉码视频编码策略，引入干扰噪声，保证较低截获率的同时，还降低了窃听者的信号质量
。
有研究提出了无积累阶段的在线喷泉码和系统在线喷泉码，在中间性能和完全恢复开销之间实现了权衡
。
有研究利用码本信息的隐式传输机制和无线信道的独立衰落，提出了一种喷泉码编码数据与码本信息交叉锁定的安全传输方案，并结合上层加密协议对生成矩阵关联的秘钥进行加密，保护了数据间的码本信息
。
有研究提出基于相对熵的喷泉码，将发
送端调整的编码符号的度数分布与鲁棒孤子分布之间的距离用相对熵来度量，其在中间性能方面优于之前带有反馈的喷泉码，且开销低
。
由于在线喷泉码具有良好的中间性能，有研究提出了一种加权在线喷泉码和加权在线低反馈喷泉码传输方案，通过调节权重适应不同的缓冲区，可以减少缓冲区占用和反馈传输
。
有研究中提出一种基于喷泉码的安全多径传输算法，通过改进的随机森林模型评估信道丢包率，并利用
FMPST
算法
(
流量分配
)
减少数据泄露和链路拥塞
。
[0005]针对窃听者获取合法接收者译码规则情况，有研究提出
LT
‑
LT
级联码，指出在
BP
译码
(
置信传播算法
)
过程中对编码矩阵中的部分
d
由大到小重新进行排列，推迟接收端度“1”符号出现的时间是降低窃听者截取效率，有研究指出如果
SLT
码满足
SRSD
度
(
移位鲁棒孤子分布
)
分布中的接收端已恢复符号
n
与信源原始符号
k
之比为
0.2
的时候，也会使窃听者的错误符号率达到较大数值
。
[0006]为了信息更加安全，当窃听者获取合法接收者译码规则，如何实现防窃听是个需要解决的问题
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供基于喷泉码的
LT
‑
SLT
防窃听编码方法，针对窃听者获取合法接收者译码规则情况，使窃听者解码过程发生变化，无法与合法接收者同步译码
。
[0008]采用的技术方案是：
[0009]当窃听者获取合法接收者译码规则，本技术方案提出一种物理层
LT
‑
SLT
喷泉码防窃听方案，以提高无线通信可靠安全传输
。
[0010]首先信源对信源的部分原始符号进行
LT
编码，并先发送给接收端，当接收端恢复这些原始符号后，信源继续发送
SLT
码，接收者将
LT
码译出的编码符号与
SLT
码联合译码，得到信源原始符号
。
[0011]其优点在于：
[0012]在无线通信窃听信道中，针对窃听者获取合法接收者译码规则情况，本技术方案提出一种
LT
‑
SLT
组合喷泉码防窃听信道编码方法，本方法针对
SLT
码的部分符号原始符号进行
LT
码传输，利用喷泉码在不同噪声信道接收正确符号存在差异性特点，使窃听者解码过程发生变化，无法与合法接收者同步译码，进而恢复信源的部分符号与合法接收者不同
。
当这些符号继续参与
SLT
译码，降低窃听者译出符号概率
。
实验结果表明，在窃听者与合法接收者具有相同的译码规则条件下，本技术方案提出的方法与传统的
LT、SLT
编码相比，窃听者译出符号概本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于喷泉码的
LT
‑
SLT
防窃听编码方法，其特征在于包括下列步骤：当窃听者获取合法接收者译码规则，提出一种物理层
LT
‑
SLT
喷泉码防窃听方案，以提高无线通信可靠安全传输；首先信源对信源的部分原始符号进行
LT
编码，并先发送给接收端，当接收端恢复这些原始符号后，信源继续发送
SLT
码，接收者将
LT
码译出的编码符号与
SLT
码联合译码，得到信源原始符号
。2.
根据权利要求1所述的基于喷泉码的
LT
‑
SLT
防窃听编码方法，其特征在于包括下列步骤：基于喷泉码的
LT
‑
SLT
防窃听编码方法
:【1】.
喷泉码防窃听信道模型在传统的防窃听模型基础上，物理层选取喷泉码防窃听编码；喷泉码的窃听信道模型包括信源
、
合法接收端
、
窃听者和信道，信道包括主信道和窃听信道；信源发送编喷泉码码符号，当合法接收者恢复信源信息，则发送
ACK(
反馈
)
通知信源停止发送编码符号；若窃听者尚未完成译码，则存在大量无法译码的编码符号，则存在一个窃听者译出符号概率；窃听者译出符号概率大小与喷泉码的度分布函数
、
编码矩阵设计和传输方法有关；
(1)、
喷泉码的度分布函数提出一种喷泉码的
RSD
度分布
μ
(d)
，如式
(1)
所示：其中，
k
：信源原始符号数量，
d
：
RSD
编码符号的度；
z
＝
∑
d
(
ρ
(d)+
τ
(d))
，
ρ
(d)
理想孤子分布，
τ
(d)
为增强因子；依据
RSD
度分布得到的喷泉码被称为
LT
码；当接收端已恢复部分信息
n
时，对
RSD
度分布函数进行偏移可得
SRSD
度分布函数
:
其中：
n
表示接收端已知的正确原始符号个数，
u
(k
‑
n)
(d)
表示转移
n
的
RSD
度分布函数，
j
表示
RSD
编码符号的度，
k
表示信源原始符号数量；若接收端已经恢复
n
个符号，信源依据
n
得到
SRSD
度分布，由此得到的喷泉码称为
SLT
码；
(2)
窃听信道喷泉码编码矩阵：提出对喷泉码编码矩阵依据度
d
的大小进行重排，得到适合窃听信道使用的
LT
码编码矩阵；设窃听信道删除概率
P
AB
，信道信源符号
k
个；选取前列编码矩阵按照每列度值
d
由大到小重新排列得到编码矩阵
G1；为了保证最终译码时可以完全恢复出所有信源符号，第到第
w
列编码矩阵由度分布获取
G2，因此得到喷泉码编码矩阵
G
；
G
＝
(G1,G2)
k
×
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
其中，
G1为阶矩阵，
G2为阶矩阵；为了保证足够译码符号数量
【2】.LT
‑
SLT
喷泉码防窃听码针对窃听者获取合法接收者的译码规则情况，本技术方案设计物理层的
LT
‑
SLT
喷泉码防窃听模型；设信源
k
个原始符号，在
SLT
作为防窃听编码基础上，本技术...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛芳琳，王力正，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：