網(wǎng)絡(luò)編碼理論突破了網(wǎng)絡(luò)傳輸中的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”概念,利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)有組織的數(shù)學(xué)編碼處理獲得傳輸增益,是信息處理和傳輸理論研究上的一個(gè)重大突破。但是在網(wǎng)絡(luò)編碼里,中間節(jié)點(diǎn)對(duì)上游信息的混合操作使得網(wǎng)絡(luò)里的錯(cuò)誤具有擴(kuò)散特性,即使在網(wǎng)絡(luò)的上游發(fā)生少量的錯(cuò)誤,經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼的傳播作用后,也會(huì)被放大至很多個(gè)錯(cuò)誤,導(dǎo)致處在下游的信宿節(jié)點(diǎn)譯碼失敗。網(wǎng)絡(luò)編碼對(duì)上游信息進(jìn)行混合操作這一特性使得傳統(tǒng)的糾錯(cuò)和安全方案不能直接應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)編碼。針對(duì)糾錯(cuò),傳統(tǒng)基于漢明距離的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼構(gòu)造算法的復(fù)雜度太高,基于秩距離、子空間距離的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼所需的編碼域過大,并且網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼只能對(duì)個(gè)數(shù)小于最大流最小割一半的原始錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò),基于密碼學(xué)的網(wǎng)絡(luò)編碼糾錯(cuò)方法雖然可以對(duì)任意個(gè)數(shù)的原始錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò),但是運(yùn)算負(fù)載又太高;針對(duì)安全,基于信息論的方法能對(duì)抗的竊聽者數(shù)量太少,基于密碼學(xué)方法的運(yùn)算負(fù)載過高;針對(duì)能同時(shí)提供安全和糾錯(cuò)功能的網(wǎng)絡(luò)安全糾錯(cuò)碼,因?yàn)樾枰獮榘踩图m錯(cuò)功能分別提供信息冗余來對(duì)抗錯(cuò)誤和竊聽,所以它的信息速率很低。針對(duì)上述問題,本文開展了以下幾個(gè)方面的研究工作。(1)網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼和安全網(wǎng)絡(luò)編碼的快速構(gòu)造算法。針對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò)里基于漢明距離的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼構(gòu)造算法的時(shí)間復(fù)雜度過高問題,基于最大距離可分(MDS)性質(zhì)很容易被近似維持這一特性,提出了一種簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼構(gòu)造方法,利用該性質(zhì),實(shí)現(xiàn)了信道編碼和網(wǎng)絡(luò)編碼的分離設(shè)計(jì)。該方法構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼相比,糾錯(cuò)距離一般不下降或只下降1,明顯降低了網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼構(gòu)造算法的時(shí)間復(fù)雜度。利用對(duì)多元高次方程組求解的困難性,提出一種基于非線性網(wǎng)絡(luò)編碼的安全方案。該方案減小了編碼域,在竊聽者人數(shù)較多時(shí),構(gòu)造算法復(fù)雜度有所降低。(2)基于McEliece密碼體制的網(wǎng)絡(luò)安全糾錯(cuò)碼。針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全糾錯(cuò)碼存在信息速率過低等問題,基于McEliece密碼體制和網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼,提出了基于McEliece密碼體制的網(wǎng)絡(luò)安全糾錯(cuò)方案。其中,針對(duì)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò),提出基于秩距離碼McEliece密碼體制的網(wǎng)絡(luò)安全糾錯(cuò)碼;針對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò),提出基于準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)(QC-LDPC)碼McEliece密碼體制的網(wǎng)絡(luò)安全糾錯(cuò)碼。在這兩種方案中,McEliece密碼體制里的糾錯(cuò)碼本身同時(shí)提供安全和糾錯(cuò)功能,為了糾錯(cuò)功能而添加的冗余信息和為提供安全功能而需要添加的冗余信息二者之間可以彼此復(fù)用,這樣提高了系統(tǒng)的信息速率。因?yàn)樵擃愋头桨傅陌踩δ苁怯擅艽a系統(tǒng)提供的,所以其可以對(duì)抗任意多的竊聽者。并且因?yàn)橹恍枰谛旁葱潘迌蓚�(gè)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行密碼運(yùn)算,其運(yùn)算負(fù)載比全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)都需要參與校驗(yàn)運(yùn)算的密碼學(xué)方法和污染檢測(cè)方法都要少很多。(3)基于稀疏學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)編碼糾錯(cuò)方法。針對(duì)基于信息論的網(wǎng)絡(luò)編碼糾錯(cuò)方案所能糾錯(cuò)的原始錯(cuò)誤個(gè)數(shù)過低、基于密碼學(xué)的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)方案的運(yùn)算負(fù)載過高等問題,利用能對(duì)稠密錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)的基于稀疏學(xué)習(xí)技術(shù)的交叉花束模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼里的擴(kuò)散錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)。該方法能以不低于線性分組碼的譯碼效率,對(duì)網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼里近似100%被污染的接收消息進(jìn)行糾錯(cuò)從而可以對(duì)抗任意個(gè)數(shù)的原始錯(cuò)誤,有效的解決了非常棘手的網(wǎng)絡(luò)編碼錯(cuò)誤擴(kuò)散問題。本文提出兩種網(wǎng)絡(luò)編碼糾錯(cuò)方案:增加擴(kuò)散錯(cuò)誤向量稀疏性的網(wǎng)絡(luò)編碼糾錯(cuò)方案、基于秘密信道和稀疏學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)編碼糾錯(cuò)方案。其中前者分為確定性網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩種情況。因?yàn)榻徊婊ㄊＰ筒荒軐?duì)100%被污染的消息進(jìn)行糾錯(cuò),而在漢明距離度量下,擴(kuò)散錯(cuò)誤往往被100%污染,所以這里提出的兩種方案都是首先利用相應(yīng)方法將擴(kuò)散錯(cuò)誤率由100%降下來,然后利用交叉花束模型對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò),從而完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼的糾錯(cuò)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN918.3
【部分圖文】：

非素?cái)?shù)域下G*T的最小距離不下降的比例Fig.2.5TheratioofG*Twhoseminimumdistancewillnotdecreaseinnon-primefield對(duì)于大部分的，的最小距離不會(huì)降低，也就是的每個(gè)kk方陣都滿秩

圖 2.6 素?cái)?shù)域下 G*T 的最小距離不下降的比例Fig. 2.6 The ratio of G*T whose minimum distance will not decrease in prime field述規(guī)律表明，在網(wǎng)絡(luò)編碼中，大部分情況下經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼作用之后糾錯(cuò)碼夠完全得到維持。. G T里不滿秩的 k k方陣的比例很低

圖 2.6 素?cái)?shù)域下 G*T 的最小距離不下降的比例Fig. 2.6 The ratio of G*T whose minimum distance will not decrease in prime field述規(guī)律表明，在網(wǎng)絡(luò)編碼中，大部分情況下經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼作用之后糾錯(cuò)碼夠完全得到維持。. G T里不滿秩的 k k方陣的比例很低
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本文編號(hào)：2842044