14357

14357

بررسي اثر قطبش كانال بر روي نرخ محرمانگي در مدل كانال شنود بي‌سيم همبسته

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري اطلاعات - مخابرات امن

اسفند 1393

اسفند 1393

دكتر بهمن ابوالحسني

برق

چكيده تعريف امنيت با استفاده از تئوري اطلاعات براي سيستم مخابراتي با يك شنودگر اولين بار توسط شانون مطرح شد. اين مدل شامل سه عضو: آليس (فرستنده)، باب (گيرنده) و شنودگر مي‌باشد. اما به طور دقيق‌تر، واينر مساله تئوري اطلاعات براي سيستم مخابراتي امن تك كاربره را در سال 1975 مطرح كرد. كار واينر در سال‌هاي بعد به كانال پخشي مخابراتي عمومي تعميم يافت. تمامي اين تحقيقات براي برقراري امنيت در لايه فيزيكي انجام شده‌اند. ظرفيت امن ظرفيتي است كه در آن ارتباط بين فرستنده و گيرنده خودي امن است به طوريكه اطلاعاتي به شنودگر نمي‌رسد. طي اين فرآيند مي‌خواهيم ارسال را به گونه‌اي انجام دهيم كه تنها بيت‌هاي بد يا تصادفي به شنودگر برسد و بيت‌هاي خوب يا پيام محرمانه به طور امن به گيرنده محرم برسد. در اين روش‌ها از قابليت اعتماد و امنيت به عنوان دو معيار ارزيابي استفاده مي‌كنند. قابليت اعتماد به صورت احتمال خطاي بازيابي پيام توسط باب تعريف مي‌شود. هم‌چنين امنيت را به صورت اطلاعات متقابل بين پيام ارسالي آليس و پيام دريافتي شنودگر تعريف مي‌شود. شرط برقراري امنيت آن است كه با افزايش طول پيام ارسالي به سمت بي‌نهايت، اطلاعات متقابل پيام ارسالي و پيام آشكار شده توسط شنودگر به سمت صفر ميل كند. مساله مهم در ارتباط با تكنيك‌هاي برقراري امنيت در لايه فيزيكي اين است كه نرخ محرمانگي قابل دسترسي بسيار پايين خواهد بود و به همين دليل است كه از تكنيك‌هاي امنيت لايه فيزيكي بيشتر براي توافق كليد استفاده مي‌شود. ارائه روش‌هايي به منظور افزايش نرخ محرمانگي همواره مورد توجه بوده‌اند. در اين پايان‌نامه، براي رسيدن به اين هدف استفاده از تكنيك قطبش كانالرا دركد گذاريقطبي مد نظر قرار داده‌ايم.نوآوري اين پايان‌نامه در استخراج دو رابطه رياضي براي نرخ محرمانگي و احتمال وقفه در حالت وجود همبستگي بين دو كانال اصلي و شنود مي‌باشد، كه در پژوهش‌هاي قبلي انجام نشده است. نتايج عددي بيانگر آن است كه، با استفاده از سناريوي ارسال پيشنهادي حتي در صورتي كه كانال شنودگر نسبت به كانال اصلي قوي‌تر باشد، مي‌توان به نرخ محرمانگي مثبت دست پيدا كرد.در صورتي كه متوسط SNR دو كانال نرماليزه باشد–واريانس نويز واحد باشد- و توان نرماليزه سيگنال از صفر تا 30 dB تغيير كند، نرخ محرمانگي عددي بين 0.3 تا 0.7 بيت بر كانال است. اين در حالي است كه در شرايطي مشابه و با استفاده از سناريوي ارسال معمولي نرخ محرمانگي صفر مي‌باشد. كليد واژه: ظرفيت امن، امنيت لايه فيزيكي، تكنيك‌هاي كد گذاري، كانال پخشي، نرخ محرمانگي، احتمال وقفه