基于喷泉码的LT-SLT防窃听编码方法

本发明属于计算机，特别涉及基于喷泉码的lt-slt防窃听编码方法。

背景技术：

1、随着现代通信的日益发展，计算机计算能力飞速发展，使得传统秘钥方式难以满足安全性需求。在没有上层数据加密的情况下，即使无线信道条件受限，有研究提出利用发射功率算法在多个协同中继的合作下进行通信，一定程度上实现了其安全性，还可利用节点协作通过重传源信号的加权版本或加权噪声，将传输功率和保密率简化为单一变量来实现基于物理层的安全。基于信息论原理，可以在理论上证明基于信道编码设计的保密方法，通过编码和传输预编码方案以及利用信道状态信息，物理层安全方案就可以在无线介质上秘密通信。利用无线信道固有特性实现保密通信，例如基于人工噪声辅助波束形成的安全多天线传输方法和协作分集方法来抵御窃听者的攻击。也有研究提出通过安全波束形成与合作干扰相结合来提升了系统保密性，以及利用随机几何对大规模网络中非正交多址访问的物理层安全进行了研究。

2、喷泉码是一种无码率的删除码，译码与接收符号顺序无关，只要接收足够数量译码符号数量便可迅速译码，喷泉码在删除信道中具有译码符号数量不确定的点，将喷泉码用于无线传输物理层编码，在窃听者获取与合法接收者相同的译码规则，也可以起到信息安全传输作用。lt码是依据rsd度分布随机选取符号的进行编码喷泉码，具有译码开销小的特点，源端利用接收端已恢复的符号信息调整鲁棒孤波分布，可以得到移位lt码(slt码)，显著优化了lt码的计算复杂度。在lt码解码过程中，当符号度较高时，符号冗余概率的增加要比符号度较低时快得多，在解码过程中维持高纹波大小的成本增加，这提出了一种减小纹波大小的设计，从而提供任何可实现的目标纹波大小演化，以减少必要的开销。

3、在存在窃听攻击的无线通信中，有研究提出提出了机会继电器选择，并在增加继电器数量时量化了可对安全可靠性权衡进行改善。有研究提出提出喷泉码辅助物理层安全方案，将合作干扰和星座旋转方法相结合，减少干扰对合法接收机的负面影响，恶化了窃听信道质量。在信道噪声的影响下，有研究提出构造了一种对母卷积码进行秘密剪枝的安全编码结构，使合法用户产生了用于解码的秘密子空间，而窃听者则使用母代码，这提高了语义安全性。有研究提出开发了一种喷泉编码机制，通过反馈动态调整喷泉码的构建，采用发射功率控制提高合法接收方的数据包接收速率，减少解码延迟。有研究提出提出一种用于衰落窃听信道的动态喷泉编码辅助安全传输方法，源端根据合法链路的信道质量调整传输的fc包数(喷泉码包数)，降低了合法接收机的解码延迟。有研究提出一种基于不定长窗口的喷泉码视频编码策略，引入干扰噪声，保证较低截获率的同时，还降低了窃听者的信号质量。有研究提出了无积累阶段的在线喷泉码和系统在线喷泉码，在中间性能和完全恢复开销之间实现了权衡。有研究利用码本信息的隐式传输机制和无线信道的独立衰落，提出了一种喷泉码编码数据与码本信息交叉锁定的安全传输方案，并结合上层加密协议对生成矩阵关联的秘钥进行加密，保护了数据间的码本信息。有研究提出基于相对熵的喷泉码，将发送端调整的编码符号的度数分布与鲁棒孤子分布之间的距离用相对熵来度量，其在中间性能方面优于之前带有反馈的喷泉码，且开销低。由于在线喷泉码具有良好的中间性能，有研究提出了一种加权在线喷泉码和加权在线低反馈喷泉码传输方案，通过调节权重适应不同的缓冲区，可以减少缓冲区占用和反馈传输。有研究中提出一种基于喷泉码的安全多径传输算法，通过改进的随机森林模型评估信道丢包率，并利用fmpst算法(流量分配)减少数据泄露和链路拥塞。

4、针对窃听者获取合法接收者译码规则情况，有研究提出lt-lt级联码，指出在bp译码(置信传播算法)过程中对编码矩阵中的部分d由大到小重新进行排列，推迟接收端度“1”符号出现的时间是降低窃听者截取效率，有研究指出如果slt码满足srsd度(移位鲁棒孤子分布)分布中的接收端已恢复符号n与信源原始符号k之比为0.2的时候，也会使窃听者的错误符号率达到较大数值。

5、为了信息更加安全，当窃听者获取合法接收者译码规则，如何实现防窃听是个需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于喷泉码的lt-slt防窃听编码方法，针对窃听者获取合法接收者译码规则情况，使窃听者解码过程发生变化，无法与合法接收者同步译码。

2、采用的技术方案是：

3、当窃听者获取合法接收者译码规则，本技术方案提出一种物理层lt-slt喷泉码防窃听方案，以提高无线通信可靠安全传输。

4、首先信源对信源的部分原始符号进行lt编码，并先发送给接收端，当接收端恢复这些原始符号后，信源继续发送slt码，接收者将lt码译出的编码符号与slt码联合译码，得到信源原始符号。

5、其优点在于：

6、在无线通信窃听信道中，针对窃听者获取合法接收者译码规则情况，本技术方案提出一种lt-slt组合喷泉码防窃听信道编码方法，本方法针对slt码的部分符号原始符号进行lt码传输，利用喷泉码在不同噪声信道接收正确符号存在差异性特点，使窃听者解码过程发生变化，无法与合法接收者同步译码，进而恢复信源的部分符号与合法接收者不同。当这些符号继续参与slt译码，降低窃听者译出符号概率。实验结果表明，在窃听者与合法接收者具有相同的译码规则条件下，本技术方案提出的方法与传统的lt、slt编码相比，窃听者译出符号概率得到有效降低，与slt-lt喷泉码相比，当主信道差于窃听信道或者二者比较接近时候，窃听者译出符号概率也较降低，确保信息在无线信道安全传输。

技术特征：

1.基于喷泉码的lt-slt防窃听编码方法，其特征在于包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的基于喷泉码的lt-slt防窃听编码方法，其特征在于包括下列步骤：

3.根据权利要求2所述的基于喷泉码的lt-slt防窃听编码方法，其特征在于包括下列步骤：

技术总结
基于喷泉码的LT‑SLT防窃听编码方法，属于计算机技术领域，当窃听者获取合法接收者译码规则，本技术方案提出一种物理层LT‑SLT喷泉码防窃听方案，以提高无线通信可靠安全传输。首先信源对信源的部分原始符号进行LT编码，并先发送给接收端，当接收端恢复这些原始符号后，信源继续发送SLT码，接收者将LT码译出的编码符号与SLT码联合译码，得到信源原始符号。利用喷泉码在不同噪声信道接收正确符号存在差异性特点，使窃听者解码过程发生变化，无法与合法接收者同步译码，当主信道差于窃听信道或者二者比较接近时候，窃听者译出符号概率也较降低，确保信息在无线信道安全传输。

技术研发人员：牛芳琳,王力正
受保护的技术使用者：辽宁工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15