Предлагается новый протокол обмена ключами, работающий с постоянными общедоступными каналами без шумов (по крайней мере, без шумов для перехватчиков) и не использующий стандартные сложностные предположения. Протокол основан на схеме EVSKey, недавно предложенной Цинем и Дингом. Показано, что такая схема нестойкая, для повышения ее стойкости вводятся искусственный шум и процедура повышения конфиденциальности. Вероятности ключевых битовых ошибок как для законных, так и для нелегальных пользователей оценены с помощью моделирования. Вероятности декодирования ошибок рассчитаны для кодов LDPC. Оценен объем утечки информации Шеннона злоумышленникам. Приведен также канальный трафик, необходимый для выполнения предложенного протокола.
Предлагается новый протокол обмена ключами, работающий с постоянными общедоступными каналами без шумов (по крайней мере, без шумов для перехватчиков) и не использующий стандартные сложностные предположения. Протокол основан на схеме EVSKey, недавно предложенной Цинем и Дингом. Показано, что такая схема нестойкая, для повышения ее стойкости вводятся искусственный шум и процедура повышения конфиденциальности. Вероятности ключевых битовых ошибок как для законных, так и для нелегальных пользователей оценены с помощью моделирования. Вероятности декодирования ошибок рассчитаны для кодов LDPC. Оценен объем утечки информации Шеннона злоумышленникам. Приведен также канальный трафик, необходимый для выполнения предложенного протокола.
Предлагается модулярный метод доказательства защищенности протоколов обмена ключами в модифицированной модели Белара-Рогавея, введенной К. Кудла и К. Г. Патерсоном. Этот метод использован для преобразования Протокола 1 из их статьи в Протокол 2 и анализа его защищенности в этой модели. Протоколы 1 и 2 различаются только комбинацией разового и постоянного секретных ключей при вычислении сеансового ключа. Наш метод доказательства того, что Протокол обеспечивает сильное партнерство, можно применить при доказательстве аналогичного утверждения К. Кудла и К. Г. Патерсона.
В настоящее время глубокое обучение как актуальное направление исследований дало плодотворные результаты в области обработки естественного языка, распознавания и генерации графов, например, ChatGPT и Sora. Объединение глубокого обучения с алгоритмами декодирования для канального кодирования также постепенно становится актуальным направлением исследований в области связи. В этой статье мы используем глубокое обучение для улучшения адаптивного алгоритма экспоненциальной минимальной суммы (AEMS) для LDPC-кодов. Во-первых, мы расширяем итеративную процедуру декодирования между контрольными узлами (CNs) и переменными узлами (VNs) в алгоритме декодирования AEMS в сеть распространения с прямой передачей, основанную на графе Таннера, полученном из H-матрицы LDPC-кодов. Во-вторых, для повышения эффективности обучения модели и снижения вычислительной сложности мы присваиваем одинаковый весовой коэффициент всей краевой информации в каждой итерации сети декодирования AEMS, что снижает вычислительную сложность и гарантирует эффективность декодирования, и мы называем ее общей нейронной сетью декодирования AEMS (SNAEMS). Результаты моделирования показывают, что производительность декодирования предложенной сети декодирования SNAEMS превосходит производительность обычного декодера AEMS, а коэффициент усиления кодирования постепенно увеличивается по мере увеличения длины кода. Currently, deep learning, as a hot research direction, has yielded fruitful research results in natural language processing and graph recognition and generation, such as ChatGPT and Sora. Combining deep learning with decoding algorithms for channel coding has also gradually become a research hotspot in the field of communication. In this paper, we use deep learning to improve the adaptive exponential min sum (AEMS) algorithm for LDPC codes. Initially, we extend the iterative decoding procedure between check nodes (CNs) and variable nodes (VNs) in the AEMS decoding algorithm into a feedforward propagation network based on the Tanner graph derived from the H matrix of LDPC codes. Second, in order to improve the model training efficiency and reduce the computational complexity, we assign the same weight factor to all the edge information in each iteration of the AEMS decoding network, which reduces the computational complexity while guaranteeing the decoding performance, and we call it the shared neural AEMS (SNAEMS) decoding network. The simulation results show that the decoding performance of the proposed SNAEMS decoding network outperforms that of the conventional AEMS decoder, and its coding gain is gradually enhanced as the code length increases.
Цель работы – повышение производительности декодирования квазициклических LDPC–кодов для радиорелейной системы связи на основе многослойного планирования на графическом и центральном процессорах. В перечень решаемых задач входит: реализация программной модели TDMP декодеров на базе CPU и GPU на языках программирования C++ и CUDA; внесение методов повышения производительности; анализ помехоустойчивости и производительности реализованных декодеров; сравнение производительности с аналогичными разработками. В результате работы было продемонстрировано увеличение производительности до 42-х раз на CPU и до 3-х раз на GPU, по сравнению с исходными алгоритмами декодирования, используемыми в рассматриваемой радиорелейной системе. Показано, что предлагаемые реализации декодеров для GPU и CPU обеспечивают более высокую производительность, до 8.47 раз на GPU, и до 3.25 раз на CPU, по сравнению с аналогичными работами. Реализованные в работе алгоритмы могут быть использованы как часть приемного тракта сигналов радиорелейной системы связи. Использовались открытые образовательные ресурсы поиска и анализа информации. Использовались средства автоматизации (автоматизированной) разработки MATLAB, Visual Studio. Применены языки программирования MATLAB, C++, CUDA.
В работе рассмотрены ключевые особенности протоколов квантового распределения ключей на непрерывных переменных. Обоснована мотивация изучения и разработки методов квантовой криптографии. Выделены основные моменты, присущие протоколам на непрерывных переменных, и проведена их классификация по различным признакам, особенностям и вариантам реализации. Подробно рассмотрен пример протокола с дискретной модуляцией и регистрацией сигнала по средствам балансного гомодинного детектирования. Приведена классификация атак на квантовый протокол. Дана общая характеристика методам постобработки. Обозначена роль шумов, и рассмотрены подходы к оценке уровня секретности, которые применимы для протоколов на непрерывных переменных. В заключении приведены основные выводы касательно текущего статуса данной проблемы, а также определены аспекты, которые требуют дальнейшего изучения.
В статье рассматриваются способы упрощения расчета корректирующей способности LDPC-кодов и вероятности битовой ошибки при их использовании для случая применения порождающей матрицы канонического вида. В первой части статьи дано представление о кодировании LDPC, проанализированы узловые требования к порождающим матрицам, определены основные достоинства их канонического вида, отмечены способы обнаружения битовых ошибок на приемной стороне. Предложен алгоритм оценки корректирующей способности LDPC на основе статистических розыгрышей, приведена его схема, позволяющая смягчить имеющиеся в математических пакетах ограничения размерности матриц. Представлены результаты оценки максимального количества восстанавливаемых бит при использовании LDPC с разной кодовой скоростью. The article discusses ways to simplify the calculation of the correcting ability of LDPC codes and the probability of bit error when using them for the case of using a generator matrix of canonical form. In the first part of the article, an idea of LDPC coding is provided, nodal requirements for generator matrices are analyzed, the main advantages of their canonicalform are determined, and methods for detecting bit errors on the receiving side are noted. An algorithm for estimating the correcting ability of LDPC based on statistical drawings is proposed, and its scheme is given, which allows mitigating the limitations of the matrix dimension existing in mathematical packages. The results of estimating the maximum number of recoverable bits when using LDPC with different code rates are presented.
Основным свойством квантовой криптографии является возможность строгого доказательства стойкости против любых действий противника. Однако доказательство стойкости является сложным и может содержать ошибки. Неполнота доказательства стойкости создает риск уязвимости, т. е. ситуации, при которой противник обладает полным или частичным знанием о криптографическом ключе. В этой работе предлагается квантовая схема атаки на двупараметрический протокол квантовой криптографии с фазово-временным кодированием, которая демонстрирует его уязвимость. Показано, что построенная атака является относительно простой и требует лишь трех дополнительных кубитов. Обсуждаются ошибки в доказательстве стойкости, которые сделали возможной построенную атаку.