Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)

Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống DSSC vô tuyến nhận thức dạng nền (Luận văn thạc sĩ)

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình Học viên thực luận văn Phan Thị Huyền Linh ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn Thầy TS Trần Trung Duy Thầy TS Nguyễn Lương Nhật truyền đạt nhiều kiến thức suốt q trình học tập Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn lời cảm ơn chân thành đến Thầy PGS TS Võ Nguyễn Quốc Bảo tạo nhiều thuận lợi dẫn dắt, định hướng, hỗ trợ truyền dạy nhiệt tình nhiều kiến thức ba học kỳ học tập suốt q trình tơi thực luận văn Bên cạnh đó, tơi xin cảm ơn Thầy, Cơ giáo Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng sở Thành phố Hồ Chí Minh giảng dạy suốt thời gian học tập nơi bạn phòng Lab tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm gia đình, bạn bè, đồng nghiệp thường xuyên động viên giúp đỡ, hỗ trợ suốt q trình học tập hồn thành luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 11 năm 2017 Học viên thực luận văn Phan Thị Huyền Linh iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt v Danh sách hình vẽ vii MỞ ĐẦU .1 Chương − TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT DSSC VÀ BẢO MẬT VẬT LÝ MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN .3 1.1 Tổng quan kỹ thuật chuyển tiếp giữ (DSSC) .3 1.1.1 Kỹ thuật SSC hệ thống truyền thông cộng tác 1.1.2 Mơ hình ngun tắc hoạt động kỹ thuật DSSC .4 1.1.3 Điều kiện xảy trình chuyển nhánh thu 1.1.4 Xác suất lựa chọn nhánh thu 1.2 Tổng quan vô tuyến nhận thức dạng 1.2.1 Đặc điểm vô tuyến nhận thức 1.2.2 Mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức .12 1.3 Bảo mật vật lý môi trường vô tuyến .15 1.3.1 Hệ thống mật mã Shannon 17 1.3.2 Dung lượng bảo mật kênh truyền .18 1.3.3 Thông số đánh giá bảo mật lớp vật lý .20 1.4 Tổng quan đề tài chọn đề tài 20 1.5 Các nghiên cứu liên quan .21 Chương − HIỆU NĂNG BẢO MẬT SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHUYỂN TIẾP VÀ GIỮ DSSC TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN 23 2.1 Mơ hình hệ thống .23 2.2 Phân tích hiệu bảo mật hệ thống vơ tuyến nhận thức dạng sử dụng kỹ thuật DSSC 27 2.3 Xác suất dừng bảo mật hệ thống .28 CHƯƠNG − MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .35 iv 3.1 Kết mô đánh giá 35 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 40 Kết luận 40 Hướng phát triển đề tài 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến AF Amplify and Forward Khuếch đại chuyển tiếp AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp nhiễu trắng Gauss CDF Cumulative distribution function Hàm phân phối tích lũy CR Cognitive Radio Vơ tuyến nhận thức CSA Concurrent Spectrum Access Truy cập phổ tần đồng thời CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh truyền DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa liệu DF Decode and Forward Giải mã chuyển tiếp DL Direct Link Đường truyền trực tiếp DSA Dynamic Spectrum Access Truy cập phổ tần động DSSC Distributed Switch-and-Stay Chuyển tiếp giữ phân bố Combining MRC Maximal Ratio Combining Kết hợp tỷ lệ tối đa NACK Negative Acknowledgement Thông báo phủ nhận OSA Opportunistuc Spectrum Access Truy cập phổ tần hội PDF Probability density function Hàm mật độ xác suất PLS Physical Layer Security Bảo mật lớp vật lý PU Primary User Người dùng sơ cấp QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RF Randomize Forward Chuyển tiếp ngẫu nhiên RL Relay Link Đường truyền chuyển tiếp SC Selection Combining Kết hợp chọn lựa SEC Switch and Examine Chuyển tiếp kiểm tra SNR Signal Noise Ratio Tỉ số tín hiệu nhiễu vi SOP Secrecy Outage Probability Xác suất dừng bảo mật SU Second User Người dùng thứ cấp vii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình kỹ thuật DSSC Hình 1.2: Sơ đồ kỹ thuật DSSC nút chuyển tiếp với nút nguồn S, nút chuyển tiếp R nút đích D .5 Hình 1.3: Mơ hình Markov trạng thái DL RL .6 Hình 1.4: Mơ hình phổ tần trống mạng vô tuyến 10 Hình 1.5: Mơ hình OSA 11 Hình 1.6: Mơ hình CSA – hệ thống CR hoạt động với PU với điều kiện ngưỡng công suất can nhiễu 12 Hình 1.7: Chia sẻ phổ tần mạng vơ tuyến nhận thức dạng chồng chập (overlay) 13 Hình 1.8: Mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức dạng (underlay) .14 Hình 1.9: Mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức dạng đan xen (interweave) 15 Hình 1.10: Mơ hình hệ thống bảo mật thông tin 16 Hình 1.11: Hệ thống mã hóa Shannon 17 Hình 1.12: Mơ hình nghe 18 Hình 2.1: Mơ hình mạng vô tuyến nhận thức dạng 23 Hình 3.1 Xác suất dừng bảo mật hệ thống 36 Hình 3.2 Xác suất dừng hệ thống thay đổi giá trị ngưỡng 37 Hình 3.3 Xác suất dừng bảo mật hệ thống thay đổi vị trí nút nghe 38 Hình 3.4 Xác suất bảo mật hệ thống thay đổi vị trí nút chuyển tiếp 39 MỞ ĐẦU Do tính chất quảng bá kênh truyền vơ tuyến, người dùng nằm vùng phủ sóng trạm phát có khả nhận tín hiệu giải mã thông tin dẫn đến việc bảo mật cho hệ thống thông tin vô tuyến trở nên quan trọng cấp thiết Bên cạnh phương pháp bảo mật truyền thống sử dụng mật mã, bảo mật thông tin lớp vật lý - khai thác tính chất kênh truyền vô tuyến, bắt nguồn từ nghiên cứu Shannon, gần nhận quan tâm nhiều nhà khoa học Trong bảo mật thông tin lớp vật lý, dung lượng bảo mật thông số hiệu quan trọng định nghĩa độ lệch dung lượng dung lượng kênh liệu kênh nghe Để cải thiện hiệu bảo mật giao thức lớp vật lý, nhiều phương pháp đề xuất, ví dụ như: nhiễu nhân tạo, multi-input multi-output, chuyển tiếp kết hợp Trong số phương pháp trên, phương pháp chuyển tiếp kết hợp xem phương pháp nhận nhiều quan tâm cho mạng vô tuyến hệ sau cung cấp dung lượng đến kết nối lớn kết nối nghe nhờ vào độ lợi đường truyền độ lợi phân tập Hai phương pháp mà bảo mật lớp vật lý sử dụng chuyển tiếp cooperative beamforming lựa chọn chuyển tiếp Tuy nhiên, hai phương pháp có nhược điểm u cầu thơng tin trạng thái kênh truyền (CSI) độ phức tạp tính tốn cao, khơng phù hợp với mạng cảm biến không Để vượt qua giới hạn này, gần nhất, Fan et al có đề xuất kĩ thuật kết hợp chuyển tiếp giữ cho mạng chuyển tiếp hai chặng nhận thức dạng với hai chuyển tiếp giải mã chuyển tiếp, nơi mà liên kết trực tiếp từ nguồn đến đích khơng đưa vào Bên cạnh đó, với phát triển nhanh thiết bị di động làm cho nhu cầu sử dụng phổ tần vơ tuyến gia tăng nhanh chóng Với sách phân bổ phổ tần số nay, dải phổ cấp phép theo nhóm thiết bị có phần gây khó khăn cho việc triển khai công nghệ vô tuyến Trong giải pháp tiềm vơ tuyến nhận thức giải pháp tốt để giải toán hạn chế phổ tần Trong hệ thống vô tuyến nhận thức dạng nền, người dùng thứ cấp Secondary User (SUs) sử dụng tạm thời tần số người dùng sơ cấp – Primary Users (PUs) PUs không sử dụng Với chế này, khoảng phổ trắng tận dụng cho SUs dẫn đến hiệu suất sử dụng toàn dải tần cải thiện đáng kể Trong luận văn này, tơi nghiên mơ hình mạng kết hợp chuyển tiếp giữ với nút chuyển tiếp kênh nghe có giao thoa với mạng sơ cấp Phương thức đề xuất xét liên kết trực tiếp từ nguồn đến đích yêu cầu kênh chuyển tiếp mạng truyền thông kết hợp, nhiên, cung cấp độ lợi phân tập không sử dụng kết hợp phân tập thực tế, i.e., kết hợp tỉ số lớn phía đích Luận văn bao gồm ba chương, cụ thể sau: - Chương 1: Tìm hiểu tổng quan kỹ thuật chuyển tiếp giữ (DSSC) bảo mật vật lý mạng vô tuyến nhận thức dạng - Chương 2: Tìm hiểu phương pháp bảo mật lớp vật lý: phân tích hệ thống chuyển tiếp giữ mạng vô tuyến nhận thức dạng với nút nghe E, với giao thoa mạng sơ cấp PU - Chương 3: Mô kết quả: Thực mô phần mềm Matlab để kiểm chứng kết phân tích Chương Chương − TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT DSSC VÀ BẢO MẬT VẬT LÝ MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN 1.1 Tổng quan kỹ thuật chuyển tiếp giữ (DSSC) Kỹ thuật SC (Selection Combining) MRC (Maximal Ratio Combining) yêu cầu nhánh phát phải giám sát thường xuyên nhánh thu để theo dõi tỉ số SNR tín hiệu thu nhánh Do đó, yêu cầu kỹ thuật phức tạp Một loại kỹ thuật kết hợp đơn giản hơn, kỹ thuật kết hợp chuyển tiếp (Switch Combining) hay gọi kỹ thuật kết hợp sử dụng ngưỡng – Threshold Combining, kỹ thuật tránh phức tạp phải theo dõi tín hiệu thu tất nhánh kỹ thuật SC Kỹ thuật kết hợp chuyển tiếp thực quét nhánh thu theo thứ tự chọn thu từ nhánh có SNR vượt mức ngưỡng T cho trước Bởi thu nhánh sử dụng giai đoạn thời gian nên việc đồng pha tín hiệu khơng u cầu Do đó, cơng nghệ dùng với nhiều kiểu điều chế khác Một chọn nhánh thu, hệ thống sử dụng nhánh thu SNR nhánh giảm xuống mức ngưỡng T, hệ thống chuyển sang nhánh thu khác Tuy nhiên, có nhiều tiêu chí so sánh để định chọn chuyển tiếp đến nhánh Cách đơn giản chuyển ngẫu nhiên sang nhánh Nếu mơ hình hệ thống có hai nhánh thu điều có nghĩa hệ thống chuyển sang nhánh thu lại SNR nhánh thu sử dụng thấp T Phương pháp gọi kỹ thuật kết hợp chuyển tiếp giữ (Switch and Stay Combining: SSC) [1] Có hai loại kỹ thuật kết hợp chuyển tiếp:  Kỹ thuật kết hợp chuyển tiếp giữ (Switch and Stay Combining SSC) Khi tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR) nhán thu giảm xuống mức ngưỡng định trước, hệ thống chuyển sang nhánh thu 28 Trước truyền liệu, hệ thống cần xác định nút chuyển tiếp hoạt động bên cạnh việc bảo mật thông tin Giả sử nút chuyển tiếp Ri (với i = 1, 2) sử dụng để truyền liệu lần kết nối trước Sau đó, lần kết nối tại, việc hệ thống cần làm ước lượng hệ số kênh truyền liên kết với nút chuyển tiếp Ri (với i = 1, 2) với giúp đỡ tín hiệu hoa tiêu Tiếp theo, nút chuyển tiếp Ri (với i = 1, 2) thu thập thông số kênh truyền thông qua số kênh hồi tiếp dành riêng Hơn nữa, nút chuyển tiếp thứ cấp Ri (với i = 1, 2) thu thập hệ số kênh truyền liên kết gây nhiễu từ người dùng sơ cấp nhiều kỹ thuật, e.g., đường truyền hồi tiếp trực tiếp từ PU, đường truyền hồi tiếp gián tiếp từ quản lý băng tần Đối với hệ số kênh truyền liên kết đến nút nghe lén, nút chuyển tiếp thứ cấp Ri có được thơng qua đường hồi tiếp nút nghe hoạt động, cụ thể nút nghe người dùng hoạt động mạng Mặt khác, nút nghe khơng hoạt động, Ri có thông tin thống kê liên kết nghe lén, số phương pháp đó, ước lượng vị trí nút nghe mạng Sau có đầy đủ thơng tin cần thiết kênh truyền, kỹ thuật DSSC tiếp tục sử dụng nút chuyển tiếp Ri nút chuyển tiếp Ri giải mã tín hiệu xác từ nút nguồn quan trọng phải đảm việc bảo mật thông tin Mặt khác, Ri không giải mã đường truyền từ Ri  D không đảm bảo bảo mật, nút D tự động chuyển sang đường liên kết lại từ nút R j Khi đó, hệ thống cần ước lượng lại hệ số kênh truyền kết nối đến nút chuyển tiếp R j thông qua trợ giúp cách kênh hoa tiêu Sau đó, đường truyền liệu hoạt động thông qua nút chuyển tiếp R j 2.3 Xác suất dừng bảo mật hệ thống Khác với kỹ thuật kết hợp chuyển tiếp giữ thơng thường (SSC), nhánh có thời gian kết nối trung bình cân với kỹ thuật DSSC thường có xác suất kết nối trung bình khơng phân bố ngẫu nhiên 29 nút chuyển tiếp Từ đó, dẫn đến khả hệ thống giữ nhánh có chất lượng cao ngược lại Xác suất lựa chọn trạng thái ổn định cho liên kết sau:  Pr      1  1 Pr  Cs1  s    Pr  SR2   th | Cs2  o , (2.18) 2  1 Pr  Cs2  s    (2.19) SR2   th , Cs2 o Ở đây, 1  định nghĩa xác suất lựa chọn trạng thái ổn định cho đường truyền S  R1  D S  R2  D Bên cạnh đó, ta có 1    , nên: 1  2  i 1 , (2.20) 2 , (2.21) 1   1   xác suất kết nối nhánh S Ri D Do đó, ta tính thơng qua xác suất mà nút đích khơng thể kết nối với R2 thơng qua hai kiện: chặng tỷ số tín hiệu nhiễu chặng SR dung lượng bảo mật chặng không đảm bảo, ta có: 1  Pr  SR   th   Pr  Cs1  s   Pr  SR   th  Pr  Cs1  s  , (2.22) 2  Pr  SR   th   Pr  Cs2  s   Pr  SR   th  Pr  Cs2  s  (2.23) 1 2 Từ công thức (2.22) (2.23), ta thấy Cs1 Cs2 có dạng tổng quát Csi Ta tính dạng đóng xác suất Pr  Csi  s  :    Ri D  Pr  Csi  s   Pr   2 s  ,   R E  i   (2.24) Sử dụng xác suất điều kiện, công thức (2.24) trở thành: Pr  Csi  s     F 2 Ri D s     22s  Ri E  f R E  Ri E d Ri E i (2.25) Trong công thức (2.25), ta có:   FRi D 22s  22s  Ri E   22s  22s  Ri E  22s  22s  Ri E    Ri D (2.26) 30 hàm phân phối tích lũy FR D  22  22  R E  1 hàm mật độ xác suất s s i i  R E nêu cơng thức (2.13) Do đó, ta viết lại công thức (2.25) sau: i Pr  Csi  s    R E 1   i R E s i  R D 1     RE RE  1 RE d Ri E (2.27) i 2 s i i i Khai triển công thức (2.27) đồng hệ số, ta có: Pr  Csi   s    R E   R E 22   R2 E 22   s i     R E R D 22 1   i Ri D  i 1   Ri D d Ri E Ri E s Ri E Ri E  22s   Ri E 22s (2.28) d Ri E       2    1    R D i  s  22s   Ri E 22s   s i   Ri D  22s   Ri E 22s  Ri E   Ri E   i 2 t Ri D  22s  Ri E  d Ri E Tích phân cơng thức (2.28) phức tạp Để đơn giản hóa, sử dụng phương pháp xấp xỉ,  Ri D  Ri E , công thức (2.24) viết lại dạng sau:  R D  Pr  Csi  s   Pr  i  22s   R E   i  (2.29) Công thức (2.29) viết lại: h  Ri D  i Pr  Cs  s   Pr  2 s h   Ri E  (2.30) Sau tính hàm xác suất công thức (2.30), ta kết quả: 22 s Pr  C  s   i s 2 s   RD R E (2.31) i i   Mặt khác, Pr  SRi   th xác suất mà nút chuyển tiếp Ri (i = 1, 2) giải mã thành cơng tín hiệu từ nút nguồn S có dạng đóng tính sau: 31   Pr  SRi   th    th   th  Q SR SP (2.32)  (2.33) i Để đạt kết cơng thức (2.32), ta có:    Pr  SRi   th   Pr  SRi   th , hay   Pr  SRi   th   F SR  th  (2.34) i Từ cơng thức tính hàm phân phối tích lũy  SRi cơng thức (2.9), ta được:   Pr  SRi   th    th  th   SR (2.35) i  SR  i I p SRi N SP Thay  SR vào công thức (2.35), ta công thức (2.32) i Từ đây, sử dụng kết công thức (2.31) (2.32) phía trên, ta tính 1  : 1  Pr  SR   th   Pr  Cs1  s   Pr  SR   th  Pr  Cs1  s     th  1  SR1    Q th  SP      22 s   1  R1D   s    R1E      th  1  SR1    Q th  SP          2 s    R1D  s    R1E  Tương tự, ta có  biểu diễn sau: 2  Pr  SR   th   Pr  Cs2  s   Pr  SR   th  Pr  Cs2  s  2       (2.36) 32    th  1  SR2    Q th  SP      s    1 R2 D   s    R2 E           2 s  1  R2 D  s   R2 E     th  1  SR2    Q th  SP        (2.37) Thông thường để đánh giá chất lượng dịch vụ hệ thống vô tuyến, ta dựa vào thông số xác suất dừng bảo mật (SOP) nêu phần 1.3.3 luận văn Về mặt toán học, xác suất dừng bảo mật mơ hình đề xuất viết cơng thức (2.38) phía o  s ngưỡng chuyển ngưỡng dừng bảo mật hệ thống:  SOP  1  Pr  SR1   th       Pr  SR2   th      Pr C s   s , C  o   Pr  C   s ,C  o    Pr  SR1 s s s I11     th Pr  C  o     I12  s   Pr  Cs2   s , Cs2  o   Pr  Cs2   s ,C1s  o   Pr  SR   th Pr  Cs1  o      I I 21 22   (2.38) Kết hợp cơng thức phía trên, ta bắt đầu tính thành phần cơng thức tính xác suất bảo mật SOP hệ thống: I11 , I12 , I 21 I 22 Để tính I11 , ta xét trường hợp so sánh  s o   I11  Pr  SR1   th Pr  Cs1  s , Cs1  o   Pr  Cs1  s ,C2s  o  33      0,       th    1     SR   th  Q    SP       2 s  1    R D 2   s  R1E    s  o     2 o   1    R1D 2   o  R1E       2 o       R1D 2   o  R1E     2 s  1   R2 D 2   s  R2 E                 s  o (2.39) Với I12 , liên kết S  R1 R2  D độc lập, ta có:   I12  Pr  SR1   th Pr  Cs2   s     1  Pr  SR1   th  1  Pr  Cs2   s      th 2 s     th  Q SR1 22s  R2 D SP (2.40) R E Sử dụng phương pháp tính tương tự cho I11 I11 , ta tính I 21 I 22 sau:   I 21  Pr  SR2   th Pr  Cs2  s , Cs2  o   Pr  Cs2  s ,C1s  o  34      0,       th     1      th  Q SR2    SP       2 s  1    R D 2   s  R2 E    s  o     2 o   1    R2 D 2   o  R2 E       2 o       R2 D 2   o  R2 E     2 s  1   R1D 2   s  R1E        ,          s  o (2.41)   I 22  Pr  SR2   th Pr  Cs1  s    th 2 s    th  Q SR 22  R D SP R E s 1 (2.42) 35 CHƯƠNG − MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Trong chương này, sử dụng mô Monte-Carlo để kiểm tra tính xác phương pháp phân tích, kết phân tích, ưu điểm mơ hình hệ thống tính tốn Chương đánh giá kết cho thấy lợi ích giao thức đề xuất 3.1 Kết mô đánh giá Để dễ dàng, ta dùng mạng tuyến tính 2-D, đường chuyển tiếp truyền từ nút đích đến nút nguồn thể đường thẳng Các thông số sử dụng để đánh giá hiệu hệ thống: - Vị trí nút S  0,0  , - Vị trí nút R1  0.5,0  , - Vị trí nút R2  0.5,0  , - Vị trí nút E  0.9,0.5 , - Vị trí nút D  0,1 , - Vị trí nút PU 1,1 , - Công suất phát I p dãy giá trị từ I p  dB đến I p  50 , - Hệ số suy hao đường truyền   , - Giá trị mức ngưỡng chuyển nhánh  th  0.5 36 Hình 3.1: Xác suất dừng bảo mật hệ thống Ta bắt đầu so sánh thông số SOP mơ hình sử dụng kỹ thuật DSSC mạng vô tuyến nhận thức dạng trường hợp s  o , s  o s  o , cụ thể, trường hợp 1: s  , o  , trường hợp 2: s  , o  trường hợp 3: s  , o  Ta thấy, điều kiện SOP đạt giá trị tốt trường hợp s  o so với trường hợp lại tương ứng với cơng thức (2.39) (2.41) thành phần I11 I 21 Bên cạnh đó, kết mơ Hình 3.1 kiểm chứng xác cơng thức (2.38) 37 Hình 3.2: Xác suất dừng hệ thống thay đổi giá trị ngưỡng Giữ nguyên thông số, ta thay đổi giá trị ngưỡng  th hệ thống từ đến dễ dàng nhận thấy Hình 3.2 giá trị  th  giá trị thấp trường hợp với  th  , SOP đạt giá trị tốt Điều giải thích với giá trị  th thấp, nút chuyển tiếp tăng khả tìm liên kết tốt từ nút nguồn 38 Hình 3.3: Xác suất dừng bảo mật hệ thống thay đổi vị trí nút nghe Và Hình 3.3 cho ta thấy ảnh hưởng vị trí nút nghe E đến hệ thống Ở đây, khảo sát vị trí nút nghe E: vị trí nút E (0.3, 0.3) gần nút nguồn S, nút E (0.6, 0.6) gần nút chuyển tiếp R nút E (0.9, 0.9) gần nút đích D Dễ dàng nhận thấy, nút nghe E xa nút nguồn nút chuyển tiếp, xác suất dừng bảo mật hệ thống cải thiện, thông tin bảo mật 39 Hình 3.4: Xác suất bảo mật hệ thống thay đổi vị trí nút chuyển tiếp Trong mơ hình đề xuất có nút chuyển tiếp R1 R2 , tơi bắt đầu khảo sát vị trí nút chuyển tiếp trường hợp sau:  Trường hợp 1: R1 (0.1,0) R2 (0.9,0)  Trường hợp 2: R1 (0.2,0) R2 (0.3,0)  Trường hợp 3: R1 (0.3,0) R2 (0.7,0) Rõ ràng, Hình 3.4 cho ta thấy vị trí nút chuyển tiếp ảnh hưởng đến hệ thống Nút chuyển tiếp gần nút nguồn, xác suất dừng bảo mật hệ thống cải thiện đảm bảo việc thông tin truyền đến nút chuyển tiếp bảo mật thông tin 40 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Luận văn hoàn thành mục tiêu đề cương đề Phần mở đầu Chương luận văn đưa nhìn tổng quan khái niệm kỹ thuật DSSC mạng vô tuyến nhận thức dạng Hơn nữa, Chương luận văn xây dựng mơ hình đưa biểu thức toán học để đánh giá hiệu bảo mật hệ thống DSSC mạng vô tuyến nhận thức dạng Ở Chương dùng Matlab để kiểm chứng tính xác kết phân tích tính tốn Chương khảo sát thêm ảnh hưởng thơng số: vị trí nút nghe lén, vị trí nút chuyển tiếp giá trị ngưỡng chuyển nhánh ảnh hưởng lên hệ thống Hướng phát triển đề tài Luận văn khảo sát mơ hình kỹ thuật chuyển tiếp giữ mạng vô tuyến nhận thức dạng nền, đồng thời đánh giá hiệu bảo mật hệ thống, từ làm sở để phát triển kỹ thuật RF nút chuyển tiếp để tối ưu hóa việc bảo mật thông tin ứng dụng cho mạng thu thập lượng Do đó, tơi đề xuất hướng phát triển luận văn:  Kỹ thuật truyền song cơng mơ hình kỹ thuật chuyển tiếp giữ mạng vô tuyến nhận thức dạng  Đánh giá hiệu bảo mật kỹ thuật truyền song cơng mơ hình chuyển tiếp giữ mạng thu thập lượng  Đánh giá hiệu bảo mật mạng chuyển tiếp hai chiều dạng sử dụng kỹ thuật thu thập lượng  Hiệu suất dừng mạng đa chặng kỹ thuật chuyển tiếp giữ mạng vô tuyến nhận thức dạng thu thập lượng 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Goldsmith, A., Wireless communications., Cambridge university press, 2005 [2] Michalopoulos, D.S and G.K Karagiannidis, "Distributed switch and stay combining (DSSC) with a single decode and forward relay.", IEEE Commun Lett., May 2007 vol.11, no5 [3] Michalopouslos, D.S and G.K Karagainnidis, "Two-relay distributed switch and stay combining.", IEEE Commun Lett vol 56, no.11 [4] Mitola, J and G.Q Maguire, "Conigtive radio: making software radios more personal.", IEEE Pers Commun., 1999 vol.6, no.4, p 13 - 18 [5] A Goldsmith, et al., "Breaking Spectrum Gridlock With Cognitive Radios: An Information Theoretic Perspective.", Proceeding of IEEE, 2009 vol 97 [6] O Simeone, et al., "Spectrum leasing to cooperation secondary adhoc network.", IEEE J Sel Areas Commun, 2008 vol 26, no 1, p 203-213 [7] V N Q Bao, T Q Duong, and a.C Tellambura, "On the Performance of Cognitive Underlay Multihop Networks with Imperfect Channel State Information.", Communications, IEEE Transactions on, 2013 vol 46, p 4864-4873 [8] Eduard A Jorswieck, Anne Wolf, and a.S Gerbracht, Secrecy on the Physical Layer in Wireless Networks., Technische Universität Dresden German, 2014, p pp 1850 - 1863 [9] Mukherjee, A., et al., "Principles of Physical Layer Security in Multiuser Wireless Networks: A Survey.", Member, IEEE, Student Member, IEEE, Member, IEEE, Fellow, IEEE, 2014, p - 23 [10] Shannon, C.,"Communication theory of secrecy systems", Bell system technical journal, 1949 vol 28( no 4) [11] Li, H and S.D.X Wang, Physical-Layer Security Enhancement in Wireless Communication System., The University of Western Ontario, 2013 [12] Bloch, M and J Barros, Physical-Layer Sercurity, School of Electrical Engineering of Georgia Institute of Technology, Department of Electrical and 42 Computer Engineering of the Falculdade de Engenharia da Universidade Porto, Portugal, 2011 [13] P K Gopala, et al., "On the secrecy capacity of fading channels.", IEEE Trans Inf Theory vol 54, p pp 4687 [14] Wang, H.M and a.X.G Xia, "Enhancing wireless secrecy via cooperation: signal design and optimization.", IEEE commun Mag., Dec 2015 vol 53(no.12 ), p pp 47-53 [15] Z.X and M.R McKay,“Physical layer security with artificialnoise: Secrecy capacity and optimal power allocation,”, International Conference on Signal Processing and Communication Systems (ICSPCS’09), 2009 (in Proc 3rd ) [16] W Li, M.G., B Chen, and a.C Xiong, “Secure communication via sending artificial noise by the receiver: Outage secrecy capacity/region analysis,” IEEE Commun Lett., 2012 vol 16(no 10) [17] N Romero-Zurita, M Ghogho, and a.D McLernon,“Outage probability based power distribution between data and artificial noise for physical layer security,”, IEEE Signal Process Lett., 2012 vol 19(no 2) [18] Bao, V.N.Q and H.V Cuu, "Secure Distributed Switch-and-Stay Combining Networks: Secure Outage Probability Analysis.", Proc of the 2016 3rd National Foundation for Science and Technology Development Conference on Information and Computer Science (NICS’16) ... TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN 23 2.1 Mơ hình hệ thống .23 2.2 Phân tích hiệu bảo mật hệ thống vô tuyến nhận thức dạng sử dụng kỹ thuật DSSC 27 2.3 Xác suất dừng bảo mật hệ thống. .. tiếp giữ mạng vô tuyến nhận thức dạng 1.3.3 Thông số đánh giá bảo mật lớp vật lý Để đánh giá khả bảo mật ta tìm hiểu thơng số đánh giá bảo mật xác suất dừng bảo mật Xác suất dừng bảo mật (Secercy... mạng thứ cấp môi trường vô tuyến nhận thức dạng 23 Chương − HIỆU NĂNG BẢO MẬT SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHUYỂN TIẾP VÀ GIỮ DSSC TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN 2.1 Mơ hình hệ thống PU R1 S E D R2