网络编码及其在网络信息安全中的应用

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1、分类号TN911密级重庆邮电大学硕士学位论文论文题目网络编码及其在网络信息安全中的应用英文题目NetworkCodinganditsApplicationinNetworkInformationSecurity硕士研究生朱艳艳指导教师学科专业朱联祥教授通信与信息系统论文提交日期2012年4月论文答辩日期2012年5月论文评阅人答辩委员会主席2012年5月24日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重迭邮鱼太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工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意。学位论文作者签名：球淡滟j签字日期：她年f月珍日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽邮鱼太堂有关保留、使用学位论文的规定，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。本人授权重废由E电太堂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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的

3、学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：算淞栖导师签名：蝴豫聪代签字日期：力h年堂月垆日签字日期：砷戽y膨重庆邮电大学硕士论文摘要在传统的通信网络中，中继节点只对接收到的信息进行存储转发，使得网络无法达到理论上的最大流值。网络编码理论的出现，打破了网络中信息不能再被压缩的局面，使网络达到最大流值成为可能，同时还具有均衡网络负载，提高网络吞吐量及鲁棒性等诸多优点。但网络编码的引入也存在着增加网络节点信息处理复杂度的缺点。此外，利用网络编码实质上是对信息进行随机化处理的思想，网络编码还可作为保障网络信息安全

4、传输的可靠技术。本论文以网络编码理论为基础，主要工作包括两个方面：一方面是降低网络编码计算复杂度的算法研究；另一方面是利用网络编码对抗网络搭线窃听攻击及拜占庭(Byzantine)攻击的安全网络编码研究。并取得了以下主要成果：在降低网络编码计算复杂度方面，研究了一种改进的减少网络编码节点数量的算法。该算法基于Ford-Fulkerson标号算法，结合“分离路径’’思想，全新认识了“重用链路”、“超关键节点”。通过实例分析及算法仿真表明，该算法在实现组播最大流的前提下，不仅能够记录网络中各链路上传输的信息，而且能

5、够有效地减少网络编码节点的数目。在对抗搭线窃听攻击的安全网络编码研究方面，研究了一种适用于单源单宿和单源多宿网络的寻找网络安全路径的算法。在此基础上，应用代数方法构造的线性网络编码方案，验证了在单源多宿网络中，即使有安全路径的存在，网络信息也不一定是安全的。然后对与加密思想结合的实际网络编码(PNC)进行了研究，通过实例分析及仿真表明，PNC方案能有效地保证网络信息的安全，且所需加密数据量与传统加密标准中加密信息量相比明显减少，此外加密空间开销可以通过增加Ⅲ分组长度进行改善。针对Byzantine攻击，通过对秘

6、密共享模型和万能攻击模型的描述，理解并推导了相应的安全网络编码算法。此外，对秘密信道下的线性空间纠错算法进行了研究。关键词：编码复杂度，安全路径，安全网络编码，窃听攻击，Byzantine攻击重庆邮电大学硕士论文AbstractIntraditionalcommunicationnetworks，relaynodesareonlyusedforstoringandforwardingthereceivedinformation，whichmakesthetheoreticalmaximumflowvalueof

7、thenetworkcannotbereached．Withtheemergenceofnetworkcodingtheory,thesituationthattheinformationinthenetworkCannolongerbecompressedhasbeenbroken，anditispossiblethatthemaximumflowvalueofthenetworkcanbereached，anditalsohasotheradvantages，suchastobalancethenetwor

8、kloadandimprovenetworkthroughputandrobustness，andSOon．But谢mtheintroductionofnetworkcoding，italsohasthedisadvantageofincreasingnetworknodeinformationprocessingcomplexity．Inaddition，usingtheideath