Tìm kiếm tài liệu miễn phí

Bảo mật lớp Vật lý trong mạng không dây

Bài viết Bảo mật lớp Vật lý trong mạng không dây trình bày cách tiếp c ận để giải quyết vấn đề bảo mật trong mạng không dây ở lớp vật lý. Để áp dụng các cách tiếp cận này, chúng tôi xét mô hình mạng truyền thông không dây MISO (Multi Input-Single Output) có nhiễu giả và sử dụng kênh truyền không đồng nhất Rayleigh/Rician,... Mời các bạn cùng tham khảo.



Đánh giá tài liệu

0 Bạn chưa đánh giá, hãy đánh giá cho tài liệu này


  • 5 - Rất hữu ích 0

  • 4 - Tốt 0

  • 3 - Trung bình 0

  • 2 - Tạm chấp nhận 0

  • 1 - Không hữu ích 0

Mô tả

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT Tập 6, Số 2, 2016 174–186

174

BẢO MẬT LỚP VẬT LÝ TRONG MẠNG KHÔNG DÂY
Trương Tiến Vũa*, Trần Đức Dũnga, Hà Đắc Bìnha, Võ Nhân Văna
a

Khoa Công nghệ Thông tin,Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam

Nhận ngày 04 tháng 01 năm 2016
Chỉnh sửa lần 01 ngày 17 tháng 03 năm 2016 | Chỉnh sửa lần 02 ngày 19 tháng 03 năm 2016
Chấp nhận đăng ngày 31 tháng 03 năm 2016

Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày cách tiếp cận để giải quyết vấn đề bảo mật trong
mạng không dây ở lớp vật lý. Để áp dụng các cách tiếp cận này, chúng tôi xét mô hình
mạng truyền thông không dây MISO (Multi Input-Single Output) có nhiễu giả và sử dụng
kênh truyền không đồng nhất Rayleigh/Rician. Để đánh giá hiệu năng bảo mật của mô
hình, chúng tôi phân tích, đánh giá các yếu tố: dung lượng bảo mật, xác suất bảo mật, xác
suất dừng bảo mật của hệ thống và kiểm chứng kết quả tính toán với kết quả mô phỏng theo
phương pháp Monte-Carlo. Kết quả nghiên cứu này cho thấy tính khả thi của việc triển
khai bảo mật ở lớp vật lý trong mạng không dây và đánh giá được hiệu năng bảo mật của
mô hình đề xuất.
Từ khóa: Bảo mật lớp vật lý; Dung lượng bảo mật; Xác suất bảo mật; Xác suất dừng bảo
mật.

1.

GIỚI THIỆU
Trong môi trường mạng không dây, do tính chất truyền quảng bá làm cho mạng

dễ bị tấn công, nghe lén thông qua giao tiếp không dây. Các phương pháp bảo mật hiện
tại là áp dụng các kỹ thuật mã hóa, xác thực phức tạp (như WEP, WPA…) và thường
được triển khai ở lớp ứng dụng. Nhưng các giải pháp bảo mật trên ngày càng khó triển
khai, kém hiệu quả do các yêu cầu tích hợp, kỹ thuật tính toán và phương thức tấn công
mạng không dây thay đổi không ngừng.
Để giải quyết vấn đề trên, một hướng nghiên cứu mới đang được quan tâm nhằm
tìm ra các giải pháp tăng cường khả năng bảo mật cho mạng không dây ở lớp vật lý
(PHY Secrecy). Hướng tiếp cận bảo mật lớp vật lý xây dựng dựa trên lý thuyết bảo mật
thông tin, với nguyên lý cơ bản: một hệ thống truyền thông không dây có khả năng bảo
* Tác giả liên hệ: Email: truongtienvu@dtu.edu.vn

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT [ĐẶC SAN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN]

175

mật nếu dung lượng kênh truyền hợp pháp lớn hơn dung lượng kênh truyền bất hợp
pháp [1-2].
Cách tiếp cận này tuy đơn giản nhưng hiệu quả do tập trung giải quyết vấn đề
bảo mật ngay ở mức thông tin nhằm hạn chế khả năng thu nhận thông tin bất hợp pháp.
Có 3 hướng nghiên cứu chính trong bảo mật thông tin lớp vật lý bao gồm: bảo
mật thông tin lớp vật lý dựa trên khóa bảo mật (Key-Based Secrecy) [3-5], bảo mật
thông tin lớp vật lý không sử dụng khóa bảo mật (Keyless Secrecy) [6-8] và nghiên cứu
các phương pháp đánh giá khả năng đảm bảo an toàn thông tin ở lớp vật lý [9-10].
Trong phần nghiên cứu liên quan, chúng tôi xét mô hình mạng truyền thông
không dây MISO có sử dụng nhiễu giả, kênh truyền pha-đinh không đồng nhất
Rayleigh/Rician. Để đánh giá hiệu năng bảo mật của mô hình chúng tôi phân tích, đánh
giá các yếu tố: dung lượng bảo mật, xác suất bảo mật, xác suất dừng bảo mật của hệ
thống và kiểm chứng kết quả tính toán với kết quả mô phỏng theo phương pháp MonteCarlo.
Phần còn lại của bài báo được trình bày như sau: phần 2 trình bày mô hình hệ
thống và kênh truyền, phần 3 phân tích hiệu năng bảo mật của hệ thống, phần 4 trình
bày kết quả mô phỏng, phần 5 trình bày kết luận và định hướng phát triển của nghiên
cứu này.
2.

MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ KÊNH TRUYỀN
Xét mô hình hệ thống như Hình 1, Alice là thiết bị phát thông tin sử dụng 2 ăng-

ten, một ăng-ten để phát thông tin và một ăng-ten để phát nhiễu giả với công suất bằng
nhau bằng và bằng P/2. Bob là thiết bị thu hợp pháp sử dụng kênh truyền pha-đinh
Rayleigh/Rician, giả sử Bob có khả năng loại bỏ nhiễu giả. Trong khi đó, Eve là thiết bị
thu bất hợp pháp sử dụng kênh truyền pha-đinh Rician/Rayleigh và do là thiết bị bất hợp
pháp nên Eve không có khả năng nhận biết và khử nhiễu giả.

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT [ĐẶC SAN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN]

176

Hình 1. Mô hình MISO có nhiễu giả
Khi Alice phát thông tin x0(t) và nhiễu giả x1(t) thì tín hiệu thu nhận được tại
Bob y(t) và tín hiệu nhận được tại Eve z(t) được tính như sau:
y(t) = hM x0(t) + hM x1(t) + 2nM

(1)

z(t) = hW x0(t) + hW x1(t) + 2nW

(2)

Trong đó: hM và hW là hệ số kênh truyền, nM và nW là nhiễu phức Gaussian.
Gọi  M ,  M , γW, γW lần lượt là tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tức thời và trung
bình tại Bob và Eve:

M

W

PM E | hM |2 
PM | hM |2

, M 
2NM
2N M

PW E | hW |2 
PW | hW |2

, M 
PW | hW |2 2N M
PW | hW |2 2N W

(3)

(4)

Trong đó: PM và Pw là công suất phát trung bình đến Bob và Eve, E[.] là phép
tính kỳ vọng của biến ngẫu nhiên.
2.1.

Xét mô hình kênh truyền pha-đinh không đồng nhất Rayleigh/Rician
Hàm mật độ xác suất (PDF) của  M có dạng như sau:

177

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT [ĐẶC SAN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN]
M

f

( 1)
M

1 
 M   e  M
M

Hàm phân bố xác suất (CDF) của

( 1)
M

F

M

 M   1  e

Hàm mật độ xác suất của

W



(5)

được tính bởi:

M
M

(6)

là:
 K  1

 K  1 e K  Eu u 
fu  u  
e
I0 2

E u 


K  K  1 
u

E u 


(7)

2

Trong đó, u  hW , K là tham số pha-đinh Rician và là tỷ số công suất giữa
đường trực tiếp và các đường còn lại. Io(.) là hàm Bessel hiệu chỉnh bậc 0 được biểu
diễn trong [11].


I0  x   
l 0

x 2l
22l  l !

(8)

2

Chúng ta có thể viết lại (7) như sau:



fu  u   a1ebu I0 2 b1 Ku
Trong đó a1 



(9)

( K  1)e  K
K 1
, b1 
E[u ]
E[u ]

CDF của biến ngẫu nhiên (RV) u được tính như sau:

a1 K l b1q b1u q
Fu  u   1  
e u
l  0 q  0 l !b1 q !


l

(10)

Để tính toán các thông số hiệu năng bảo mật của hệ thống như xác suất tồn tại
dung lượng bảo mật và xác suất dừng bảo mật, chúng tôi đề xuất các định lý sau:

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT [ĐẶC SAN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN]

178

Định lý 1. Trong kênh truyền pha-đinh Rician, CDF và PDF của

W

được tính

như sau:

1 ( ),
F(1)





W
 1,

y 1
y 1

(11)

 2 ( ),   1
f(1)





W
 1
 0,

(12)

trong đó:
2 N w b1

a1 K l b1q  P 1  
 1 ( )  1  
e
l  0 q  0 l !b1 q !


l



l

 2 ( )  

a1K l b1q  2 N w 
l !b1q ! P q

l 0 q  0

 2 N w 


 P 1    

q



e

q

2 Nw b1
P 1  

  q 1  2 N b 

w 1



q

  .
q 1
 1     P 1   
 
Chứng minh : trình bày ở (23) và (24)
2.2.

Xét mô hình kênh truyền pha-đinh không đồng nhất Rician/ Rayleigh
Ngược lại với trường hợp trên, trong trường hợp này, kênh hợp pháp là kênh

Rician, trong khi kênh bất hợp pháp là kênh Rayleigh.
Định lý 2. Trong kênh truyền pha-đinh Rician, PDF và CDF của

f(2)
  
M

( K  1)e  K 
e



 a2 e

 d


l 0


(2)
M

F

   
l 0

( K 1)


 b2 K 

l

 K ( K  1)
I0  2








l

M

là:

(13)

(l !) 2

a2  b2 K 
l !b2l 1

l



a2 K l b2q 1 q b2
e
q !l !
l 0 q 0
l

 

(14)

Tài liệu cùng danh mục Quản trị mạng

Grid Computing: Lecture 2 - Dr. Pham Tran Vu

Grid Computing: Lecture 2 - Grid Architecture includes Grid Characteristics, API and SDK, Grid Layer Architecture, Protocols, services and interfaces, Open Grid Service Architecture, OGSA Capabilities, Service-centric View of the Grid.


Practical TCP/IP and Ethernet Networking- P6

Practical TCP/IP and Ethernet Networking- P6: One of the great protocols that has been inherited from the Internet is TCP/IP and this is being used as the open standard today for all network and communications systems. The reasons for this popularity are not hard to find.


Microsoft .NET Framework 3.5 - Windows Presentaion Foundation

This training kit is designed for developers who plan to take the Microsoft Certified IT Professional (MCITP) Exam 70-502, as well as for developers who need to know how to develop Microsoft Windows Presentation Foundation (WPF)–based applications using Microsoft .NET Framework 3.5. We assume that before using this training kit, you already have a working knowledge of Windows, Microsoft Visual Basic or C# (or both), and Extensible Application Markup Language (XAML).


Giới thiệu về Proxy Servers

Tường lửa và Filtering Proxy servers làm việc ở lớp Application, lớp 7 trong mộ hình tham chiếu OSI. Chúng không được phổ biến như các tường lửa thông thường mà làm việc ở mức thấp hơn và hỗ trợ lọc ứng dụng một cách độc lập. Proxy servers cũng khó khăn hơn trong việc cài đặt và duy trì so với tường lửa. Mặc dù vậy, nếu proxy server được cấu hình đúng cách sẽ cải thiện được vấn đề bảo mật và hiệu suất cho mạng. Các proxy đều có khả năng mà các tường lửa thông thường...


IT certifysky

Tham khảo tài liệu 'it certifysky', công nghệ thông tin, quản trị mạng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả


Networking: A Beginner’s Guide Fifth Edition- P31

Networking: A Beginner’s Guide Fifth Edition- P31:I have run into many people over the years who have gained good even impressive working knowledge of PCs, operating systems, applications, and common problems and solutions. Many of these people are wizards with desktop computers.


CCIE_Train-02(2)

Configure your network for IPX, including the loopback interfaces. Generate IPX network numbers by converting the IP subnet numbers into hexadecical numbers.


Tim̀ hiêủ về AutoIT

AutoIt là một ngôn ngữ dễ học, dễ sử dụng, giúp người dùng có thể thực thi những công việc mình thường phải làm trên máy tính một cách tự động. Bằng cách giả lập các phím bấm, các nút click chuột, cùng với khả năng tương tác với các cửa sổ, các chương trình, các file trong máy tính…


Mạng cục bộ LAN

Mạng cục bộ (LAN) là hệ truyền thông tốc độ cao đợc thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ nh ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà.... Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc.


Bài tập ôn Mạng máy tính

- Nhược điểm của mạng dạng hình sao (Star) là? [a]--Khó cài đặt và bảo trì [b]--Khó khắc phục khi lỗi cáp xảy ra, và ảnh hưởng tới các nút mạng khác [c]--Cần quá nhiều cáp để kết nối tới nút mạng trung tâm [d]--Không có khả năng thay đổi khi đã lắp đặt


Tài liệu mới download

Mẫu Bản cảnh cáo nhân viên
  • 19/05/2015
  • 82.882
  • 885
TOEFL READING 500
  • 14/03/2010
  • 98.717
  • 350

Từ khóa được quan tâm

Có thể bạn quan tâm

Web Technologies phần 6
  • 08/11/2011
  • 58.021
  • 801
Ebook Wordpress part 1
  • 08/10/2010
  • 93.406
  • 166
Ignoring the Great Firewall of China
  • 06/02/2013
  • 30.988
  • 258

Bộ sưu tập

Danh mục tài liệu