本文選題：網(wǎng)絡(luò)編碼 + 子空間碼　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：網(wǎng)絡(luò)編碼作為通信理論中一個(gè)新興技術(shù),其通過網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)編碼的方法,顯著地改善了傳統(tǒng)路由存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式下的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率,開創(chuàng)了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。特別是隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼的提出,為網(wǎng)絡(luò)編碼的工程應(yīng)用提供了有力的工具。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼允許中間節(jié)點(diǎn)在有限域中獨(dú)立隨機(jī)地選取編碼系數(shù),當(dāng)所使用的有限域足夠大時(shí),信宿節(jié)點(diǎn)可以以非常大的概率成功譯碼。而實(shí)際應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常開放的環(huán)境,其間存在著各種各樣的干擾,鏈路和節(jié)點(diǎn)的故障以及惡意攻擊等威脅。這種復(fù)雜的環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃蕴岢隽颂魬?zhàn),因此,研究網(wǎng)絡(luò)編碼中的差錯(cuò)控制和傳輸中的安全對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編碼的工程應(yīng)用有非常重要的理論和實(shí)踐意義。本文以網(wǎng)絡(luò)編碼理論為主線,首先研究了在非相干網(wǎng)絡(luò)模型下的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)編碼的問題,然后研究了網(wǎng)絡(luò)編碼的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用,分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)及再生碼的構(gòu)造問題,最后研究了分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)完整性和節(jié)點(diǎn)隱私保護(hù)的問題。針對(duì)這些問題,做了深入的研究并取得一定的成果。本文中的主要貢獻(xiàn)包括如下三個(gè)方面。第一部分研究在非相干網(wǎng)絡(luò)模型下的糾錯(cuò)問題。首先建立了一個(gè)基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)媒體分發(fā)系統(tǒng)的模型,其中信源節(jié)點(diǎn)向信宿節(jié)點(diǎn)廣播消息,信宿節(jié)點(diǎn)由于其接入網(wǎng)絡(luò)的方式不同,擁有著各不相同的鏈路容量。定義了在這樣的模型中存在錯(cuò)誤和擦除的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)編碼為廣播網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼,同時(shí)給出了廣播網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)能力及碼率等相關(guān)參數(shù)的定義。隨后使用組合數(shù)學(xué)中的概念和方法,得到了廣播網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼的速率區(qū)域外界,并且使用疊加編碼方法給出了碼的構(gòu)造,證明了構(gòu)造中使用K-K碼時(shí)廣播網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼的速率可以漸近地達(dá)到所提出的外界,因此所提出的外界即為可達(dá)速率區(qū)域。最后在前面給出的構(gòu)造方法中使用q類似Steiner結(jié)構(gòu),證明了廣播網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼的速率在所提出外界的某些點(diǎn)上精確可達(dá)。盡管使用K-K碼時(shí)要求域的大小充分大,并且使用q類似Steiner結(jié)構(gòu)時(shí)外界可達(dá)的點(diǎn)比較有限,這一部分中給出的可達(dá)速率區(qū)域和碼的構(gòu)造仍有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。第二部分研究網(wǎng)絡(luò)編碼的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用,分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)及再生碼。首先通過組合設(shè)計(jì)的方法給出了修復(fù)一個(gè)故障節(jié)點(diǎn)的最小帶寬再生碼的構(gòu)造,然后使用同樣的構(gòu)造方法構(gòu)造出同時(shí)修復(fù)多個(gè)故障節(jié)點(diǎn)的最小帶寬再生碼,并且分析了多個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)再生碼的性能。所提出的組合設(shè)計(jì)的方法結(jié)構(gòu)簡單,構(gòu)造的碼具有非常好的結(jié)構(gòu)性。修復(fù)多個(gè)故障節(jié)點(diǎn)時(shí),碼具有很好的局部修復(fù)性,即連接較少的存活節(jié)點(diǎn)就可以修復(fù)故障節(jié)點(diǎn),同時(shí)還具有較好的靈活性,即修復(fù)過程可以有多種可用的連接方式進(jìn)行選擇,這些優(yōu)點(diǎn)使得其在工程中非常實(shí)用。第三部分考慮分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全問題,因其所處的環(huán)境的開放性,不得不考慮節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性和節(jié)點(diǎn)信息的私密性問題。分析了分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的特點(diǎn),針對(duì)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)防篡改和保護(hù)節(jié)點(diǎn)信息的隱私,提出了基于屬性的廣義指定驗(yàn)證者門限簽名方案。該方案基于困難問題假設(shè),結(jié)合了基于屬性的簽名和廣義指定驗(yàn)證者簽名的優(yōu)點(diǎn),在標(biāo)準(zhǔn)模型下證明了所提方案的安全性,從而保障了分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的完整性、可用性和隱私性。
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【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：1736226