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.

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”, //qvikly.com/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 kỹ thuật và công cụ phát hiện Deepfake

10:00 | 16/08/2024

Trong những năm gần đây, công nghệ Deepfake đã trở nên ngày càng phổ biến hơn, cho phép tạo ra các video thực đến mức chúng ta khó có thể phân biệt với các video quay thực tế. Tuy nhiên, công nghệ này đã bị các tác nhân đe dọa lợi dụng để tạo ra những nội dung giả mạo, hoán đổi khuôn mặt nhằm mục đích lừa đảo, gây ảnh hưởng tiêu cực đến xã hội. Do đó, việc phát triển các công cụ phát hiện Deepfake mang tính cấp bách hơn bao giờ hết. Bài viết này sẽ giới thiệu tổng quan về một số kỹ thuật và công cụ phát hiện Deepfake hiệu quả.

Tội phạm mạng đã chuẩn bị sẵn sàng để nhắm đến Thế vận hội Paris 2024

09:00 | 25/07/2024

Thế vận hội Olympics – một sự kiện thể thao lớn nhất trong năm 2024 sẽ được bắt đầu vào ngày 27/7 tại Paris, Pháp. Đây sẽ là thời điểm tội phạm mạng tìm kiếm cơ hội tấn công nhắm vào các tổ chức, cá nhân với động cơ trực tiếp là tài chính thông qua các hình thức như lừa đảo, gian lận kỹ thuật số hoặc thu thập dữ liệu có giá trị từ người tham dự, người xem và nhà tài trợ.

Tăng cường bảo mật trên Window11

14:00 | 10/05/2024

Hiện nay, người dùng mạng máy tính đang thường xuyên phải đối mặt với những rủi ro từ các mối đe dọa mạng, như mã độc, phần mềm gián điệp, rootkit, tấn công lừa đảo,… Đối với Windows 11, dù hệ điều hành này có khả năng bảo mật nâng cao so với những phiên bản Windows trước đây, tuy nhiên không vì vậy mà người dùng được phép chủ quan. Trong bài báo này sẽ chia sẻ tới độc giả một số tùy chỉnh cấu hình nâng cao giúp Windows 11 trở nên bảo mật và an toàn hơn.

Tiết lộ chiến dịch tấn công Operation Triangulation

13:00 | 26/02/2024

Operation Triangulation là một chiến dịch phức tạp nhắm vào thiết bị iOS trong các cuộc tấn công zero-click. Tạp chí An toàn thông tin đã từng cung cấp một số bài viết liên quan đến chiến dịch này, như giải mã tính năng che giấu của phần mềm độc hại TriangleDB, những cuộc tấn công zero-day trên thiết bị iOS hay giới thiệu cách sử dụng công cụ bảo mật phát hiện tấn công zero-click. Tiếp nối chuỗi bài viết về chiến dịch Operation Triangulation, bài viết sẽ phân tích các phương thức khai thác, tấn công chính của tin tặc trong chuỗi tấn công này, dựa trên báo cáo của hãng bảo mật Kaspersky.

Tin được quan tâm

Rò rỉ kênh kề trên điện thoại thông minh khi thực hiện mã hóa RSA

14:00 | 11/09/2024|Công nghệ PKI
Giải pháp di động hóa ứng dụng sử dụng trong mạng chuyên dùng có yếu tố bảo mật

11:00 | 03/09/2024|GP ATM

Kỹ thuật DNS Tunneling

08:00 | 26/08/2024|GP ATM
Top 5 dịch vụ lưu trữ email tốt nhất năm 2024

10:00 | 19/08/2024|Tin tức sản phẩm

Giải pháp khác

INFOGRAPHIC: Khám phá mô hình bảo mật Zero Trust

Triết lý an ninh mạng Zero Trust đặt ra nguyên tắc không có bất kỳ người dùng nào trong hoặc ngoài hệ thống mạng đủ tin tưởng mà không cần thông qua sự kiểm tra chặt chẽ về danh tính. Để triển khai Zero Trust hiệu quả, cần áp dụng các giải pháp công nghệ mạnh mẽ. Bài báo này sẽ trình bày những vấn đề cơ bản về Zero Trust.

10:00 | 25/10/2024
5G - Chìa khóa đi tới Công nghiệp 4.0
Ransomware: Phòng ngừa và giảm thiểu (Phần I)
Tấn công phân tích RAM và các biện pháp bảo vệ dữ liệu