《基於協作的資訊理論安全密鑰生成策略和方法研究》是依託中國科學技術大學，由戴旭初擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於協作的資訊理論安全密鑰生成策略和方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：戴旭初
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
密鑰生成是現代密碼學的核心問題之一。基於Shannon資訊理論安全準則設計的密鑰，稱之為資訊理論安全密鑰，其具有理論上的絕對安全性。通過多節點協作，能夠有效地改善資訊理論安全密鑰的生成效率，提高可達的密鑰速率和密鑰容量，這是當前資訊理論和信息安全研究領域的前沿課題。 本項目將針對典型的理論網路模型，利用信源信號的相關性和信道質量的差異性，設計基於多節點協作的信源編碼方法和信源信道聯合編碼方法，研究協作密鑰生成的協商策略和實現方法，並利用資訊理論的基礎理論和工具，分析其可達密鑰速率和密鑰容量，以揭示協作對提升密鑰速率和密鑰容量的機理和關鍵因素。進一步，將理論模型拓展到實際的無線協作通信場景，研究利用物理層無線信道資源實現密鑰生成的途徑和方法，探尋理論研究結果的工程套用價值，為實際無線協作通信網中的密鑰生成提供理論依據和可行的方案。
結題摘要
本項目針對若干典型的理論網路模型，設計基於節點間協作的資訊理論安全密鑰生成策略和方法，並且利用資訊理論基礎理論，分析其可達密鑰速率和密鑰容量，揭示協作對提升密鑰速率的機理和關鍵因素。 從信源模型、聯合信源信道模型以及實際無線協作通信等角度，對協作密鑰生成策略、算法以及性能展開深入分析研究，在以下幾個方面取得了重要的研究結果： （1）多信源模型的密鑰生成方法及其容量。分別提出了基於協作的私鑰生成方法、同時生成密鑰和私鑰的方法以及群組密鑰生成方法，理論推導了私鑰容量、密鑰-私鑰容量域、群組密鑰容量，並分析了影響密鑰容量的主要因素。 （2）中繼-竊聽信道模型中安全信息傳輸的方法和性能分析。利用中繼和源端之間的協作，設計了新的協作傳輸策略，充分融合了顯式協作和隱式協作，提升了主信道質量、抑制了竊聽信道質量，從而明顯增加了系統的安全傳輸速率。 （ 3）利用人工干擾技術改善和提高密鑰速率和密鑰容量。詳細地分析比較了輔助干擾方案和人工狀態輔助方案在經典的干擾竊聽信道中的可達密鑰速率，提出了人工干擾套用於無線網路中的設計方法，給出了其理論極限。 （4）提升無線攜能網路的密鑰速率。提出了利用多天線技術和人工干擾技術提升無線攜能網路的密鑰速率的方法，分析了系統的中斷機率和密鑰容量，並給出了最優的功率和時間分配的算法。 （5）非正交多址系統及其性能研究。從最佳化的角度嚴格證明了NOMA相對於OMA優越性，提出了一種評價NOMA系統性能的新準則，設計了幾種MIMO-NOMA系統的預編碼方法，並分析了其性能。 基於上述研究工作，取得了一批研究成果，在本領域頂級學術期刊和重要學術會議上發表SCI期刊論文21篇、EI會議論文3篇，截至2018年年底，累計SCI他引次數210次。另外，在本項目的支持下，培養博士後1名、博士生3名、碩士生3名。 本項目的研究成果能為實際無線協作通信網中的密鑰生成提供理論依據和可行的設計方案。
