抗污染攻击的安全网络编码方案研究

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1、分类号密级UDC学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）/（全日制专业学位）题目：抗污染攻击的安全网络编码方案研究英文题目：ResearchonSecurityNetworkCodingSchemeAgainstPollutionAttack学位申请人姓名：徐超申请学位学科专业：计算机技术指导教师姓名：陈永辉二○一八年五月分类号密级UDC学校代码10500硕士学位论文题目英文题目研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称申请学位学科名称学科代码论文答辩日期学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名评阅人姓名年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声

2、明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

3、学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要在当今的信息社会，人类生活和互联网已经密不可分了。随着互联网应用越来越多，人们对网络性能，特别是带宽提出了更高的要求，如何在网络带宽资源有限的情况下实现网络的最大流成了一个不容忽视的问题。网络编码技术的提出，让人们看到了解决这个问题的希望。相对于传统网络系统中间节点的存储转发，网络编码系统的中间节点对消息进行重编码组合，从而可以有效地降低网络拥塞，提高网络的可靠性、健壮性。网络编码机制虽然可以给网络的性能带来很多好处，但是其极易受到网络中的恶意攻击，特别是污染攻击。由于网络编码的中间节点需要对接收到的消息进行重

4、编码组合，即使网络中出现了极其少量的污染消息，那么通过重编码组合转发后，污染的消息会不断的去“感染”其它未被污染的消息，最终导致网络中污染不断扩大，信宿节点将无法还原信源发送的消息，白白的占用了网络有限的带宽资源。污染攻击对网络编码在实际中推广使用带来了很大的障碍，研究安全的编码方案对网络编码的现实应用有很大意义。本文主要针对单源多播网络环境下网络编码系统中存在的污染攻击问题进行研究，并基于伪随机函数，同态以及零空间的思想，提出两种安全解决网络编码污染攻击问题的方案。本文首先详细论述了一种抵抗标签污染攻击的网络编码方案，然后证明了这种方案对消息不同代间污染攻击没有免疫力

5、，最后通过使用伪随机函数对原方案进行改进，提出了能同时抵抗消息不同代间污染攻击和标签污染攻击的安全网络编码方案，并使用matlab仿真进行性能对比。本文接着研究了基于同态MAC和零空间组合的安全网络编码方案。通过对同态MAC方案中间节点不能校验和零空间方案单独使用时效果不理想问题的研究，提出了基于同态MAC和零空间组合的网络编码方案。组合方案不仅可以保证信源发送消息的完整性不会遭到破坏，而且网络中的中间节点还可以对消息进行校验。最后给出了方案的正确性证明和与其它方案的性能对比。关键词：网络编码,污染攻击,同态MAC,零空间IAbstractIntoday'sinform

6、ationsociety,humanlifeandtheInternetareinseparable.WiththeincreasingnumberofInternetapplications,peopleputforwardhigherrequirementsonnetworkperformance,especiallybandwidth.Howtorealizethemaximumflowofthenetworkunderthelimitednetworkbandwidthresourceshasbecomeanproblemthatcan’tbeignored.T

7、hedevelopmentofnetworkcodingtechnologyhasmadepeopleseethehopeofsolvingthisproblem.Comparedwiththestorageandforwardingoftheintermediatenodesinthetraditionalnetworksystem,theintermediatenodesofthenetworkcodingsystemrecodeandcombinethemessages,whichcaneffectivelyreducenetwor