Theo Hình 1.6, tín hiệu nhận tại ăng ten thứ m có dạng:
là x = [x e j [t ]
1
1.2.4 Một số đặc điểm của bảo mật tầng vật lý so với bảo mật truyền thống
Phương pháp bảo mật truyền thống sử dụng kỹ thuật mật mã luôn được tuyển chọn kỹ lưỡng [39] và đang được cho là đảm bảo bí mật cho hầu hết các mơ hình ứng dụng hiện nay [40]. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng về năng lực tính tốn của các hệ thống xử lý, đặc biệt là sự ra đời của máy tính lượng tử đang đe dọa trực tiếp đến độ an tồn các thuật tốn mật mã này, đòi hỏi các nhà nghiên cứu và phát triển ln tìm tịi các giải pháp có độ mật cao hơn [41], [42]. Một bất tiện khác của các lược đồ mã hóa truyền thống là ln cần có một hệ thống tạo, phân phối và quản lý khóa an tồn. Các u cầu phân phối khóa bí mật giữa các thành phần hợp pháp cũng trở nên khó được đảm bảo trong hệ thống mạng vô tuyến. Mặt khác, với tầng vật lý hiện nay vẫn chưa được đề xuất một giải pháp bảo mật dùng mật mã cụ thể nào. Do đó, giải pháp bảo mật tầng vật lý khơng sử dụng kỹ thuật mật mã sẽ bù đắp và hỗ trợ giải pháp bảo mật truyền thống, làm tăng độ an toàn cho hệ thống [20], [21], [43]–[45].
Một số đặc điểm khác nhau giữa bảo mật tầng vật lý và phương pháp bảo mật sử dụng mật mã truyền thống như trong BẢNG 1.1 [22], [46], [47]. Mặc dù các công nghệ bảo mật tầng vật lý chưa được hoàn thiện và chưa được ứng dụng nhiều trong thực tế, nhưng các đặc điểm được so sánh này đang thúc đẩy các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới quan tâm.
BẢNG 1.1: BẢO MẬT TẦNG VẬT LÝ SO VỚI BẢO MẬT TRUYỀN THỐNG Cơ sở lý thuyết Mức độ bảo mật Các yêu cầu về khả năng tính tốn Vấn đề quản lý khóa Tiêu chí đánh giá Khả năng thích ứng với các thay đổi của kênh truyền Thực tế triển khai
1.3 Mơ hình bài tốn bảo mật tầng vật lý cho mạng chuyển tiếp vô tuyến
Dựa trên lý thuyết thông tin và các kết quả về bảo mật tầng vật lý trong [1] và [18], như đã trình bày trong phần 1.2 ở trên, cộng với kỹ thuật truyền theo búp sóng và kỹ thuật truyền tin đa ăng ten [25], [26], [30], [32], [35]–[38], [45], [48]–
[52] thì các nghiên cứu bảo mật tầng vật lý đang được nghiên cứu rộng rãi theo
hai hướng chính là: Hệ thống chuyển tiếp hợp tác (cooperative relaying) và hệ thống tương tác chế áp chủ động (Cooperative Jamming - CJ).
Phương pháp bảo mật mạng vơ tuyến theo kỹ thuật CJ (cịn được gọi là kỹ thuật Friendly Jamming hay Artificial Noise) [19], [49], [53]–[55] có mơ hình hoạt động như Hình 1.7. Theo đó, bên phát sử dụng một ăng ten phát tín hiệu nguồn cần bảo mật (S - Source) là xs và M ăng ten phát tín hiệu nhiễu (J1,…JM). Hệ số tạo búp sóng tại các ăng ten (ws, w1,…,wM) được điều chỉnh sao cho tín hiệu cần bảo mật xs truyền đến trạm thu hợp pháp D (Destination) không bị ảnh hưởng của các tín hiệu nhiễu, trong khi đó tín hiệu xs truyền đến trạm nghe lén E (Eavesdropper) bị triệt tiêu hay bị can nhiễu đến mức trạm nghe lén E không thể khôi phục được nguồn tin xs theo phương pháp điều chế đã được trạm nguồn sử dụng. Trạm thu hợp pháp (D) hd Trạm nguồn (S) w Trạm nghe lén (E) he w1 wM Các trạm phát nhiễu