随机线性网络编码系统的抗污染算法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文随机线性网络编码系统的抗污染算法研究作者姓名：刘畅指导教师：刘军副教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：通信与信息系统论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答懒△捕：雷为民教授评阅人：季策、于耕东北大学2014年6月万方数据AThesisinCommunicationandInformationSystemResearchonAnti——pollutionAlgorithminRandomLinearNetworkCodingSys

2、temByLiuChangSupervisor：AssociateProfessorLiuJunNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其它人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。与我一同_I作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢：亡巴思。学位论文作者签名：剑场日期：≥o件、6．种学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、

3、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磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：委l场签字日期：和／cf．6．斟导师签名：签字日期：蟊3耳如fV．6，砂万方数据东北大学硕士学位笙文!塑墨．随机线性网络编码系统的抗污染算法研究摘要网络编码技术一改传统网络存储转发的路由方式，允许中间节点对收到的数据编码处理后再转发，可使信息传输速率达到网络的最大流量。但也正是因为它

4、具有融合数据的特性，导致在数据传输的过程中容易受到污染攻击，破坏数据的完整性和网络的可用性。因此，抵御污染攻击成为网络编码应用中迫切需要解决的问题。根据攻击者的污染行为，提出相应的解决方案。针对篡改攻击，采用基于同态哈希函数的批量验证方法，中间节点利用同态哈希函数的性质以及数据包的全局编码向量同时对多个数据包进行完整性验证；针对伪造攻击，采用基于步长的冗余信息方案，每个数据包的冗余信息是随着消息向量被编码而动态变化的，攻击者即使通过窃听分析数据包格式，伪造的数据包通过验证的概率会接近零；针对单源随机线性网络编码系统，采用基于RSA的同态签名方案，

5、源节点计算原始数据包的同态签名，中间节点利用源节点公钥和同态签名的性质，对收到的消息进行完整性和真实性的验证，同时源节点无法对其发包行为进行抵赖；针对双源随机线性网络编码系统，采用基于双线性对的同态签名方案，中间节点利用双线对和同态签名的性质，对来自两个源节点的混合数据包进行有效验证，而且在未知信源私铡的条件下，能够为新生成的编码数据包计算同态签名，作为新编码数据包的验证依据。依据安全要求，动态调整节点和数据包的验证概率，减少检测攻击的开销。使用NS2网络模拟软件进行了测试。仿真结果和理论分析表明，提出的算法能够有效抵御污染攻击，使网络在分组投递

6、率、平均端到端时延等方面保持良好的性能。关键词：网络编码；抗污染；同态哈希；冗余信息；自适应检测万方数据东北大学硕士学位论文垒堕坚生ResearchonAnti．pollutionAlgorithminRandomLinearNetworkCodingSystemAbstractNetworkcodingtechnologychangesthetraditionalstorageandforwardingroutingnlethod．Itallowsintermediatenodestoencodedatabeforeforwarding．Net

7、workcodingcallmaketheinformationtransmissionrateachievethenetworkmaximumflow．However，duetothecharacteristicsofdatafusion，itismorevulnerabletopollutionattacksintheprocessofdatatransmission,whichcandestroytheintegrityofthedataandtheavailabilityofthenetwork．Therefore，howtoresist

8、pollutionattacksintheapplicationofnetworkcodingisanurgentneedtosolve