5 Đánh giá hệ thống truyền thông hợp tác chuyển cụm điều kiện thông tin trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo, sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp đơn trình để lựa chọn nút chuyển tiếp tốt B Hướng phát triển luận án Qua mơ hình đánh giá đề xuất, NCS nhận thấy cịn có vấn đề nghiên cứu tương lai theo hướng sau: Nghiên cứu, đánh giá hiệu bảo mật hệ thống truyền thông vô tuyến hợp tác làm việc chế độ song cơng hồn tồn kênh truyền Nakagami-m Rician; Đánh giá mơ hình mạng cụm vơ tuyến chuyển tiếp môi trường vô tuyến nhận thức dạng chồng chập đan xen; Nghiên cứu mơ hình đề xuất đánh giá với kỹ thuật chuyển tiếp hai chiều; Nghiên cứu tối ưu khoảng cách nút chuyển tiếp hay sử dụng kỹ thuật MIMO hệ thống truyền thông đa chặng; Nghiên cứu bảo mật thông tin lớp vật lý cho hệ thống truyền không trực giao (NOMA) BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CHU TIẾN DŨNG BẢO MẬT THƠNG TIN Ở LỚP VẬT LÝ: GIAO THỨC HIỆU QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG Chuyên nghành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 9.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Nguyễn Quốc Bảo TS Nguyễn Lương Nhật Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tại: Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Vào lúc: giờ, ngày tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Thư viện Học viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thông KẾT LUẬN Trong luận án này, tác giả tiến hành nghiên cứu chi tiết hệ thống truyền thông vô tuyến đa chặng hệ thống truyền thông vô tuyến hợp tác Luận án khảo sát hệ thống truyền thông đa chặng: i) môi trường vô tuyến nhận thức; ii) tác động phần cứng không lý tưởng; iii) ảnh hưởng trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo Đối với hệ thống vơ tuyến truyền thông hợp tác, luận án đề xuất mô hình chuyển tiếp gây nhiễu có lựa chọn sử dụng kỹ thuật RF Bên cạnh đó, luận án đề xuất mơ hình truyền thơng vơ tuyến hợp tác lựa chọn nút chuyển tiếp gây nhiễu lượng thu thập A Các kết luận án Các kết đạt luận án tóm tắt sau: Nghiên cứu, khảo sát mạng vô tuyến chuyển tiếp đa chặng sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp RF môi trường vô tuyến nhận thức với chặng chuyển tiếp tổ chức gồm nhiều nút chuyển tiếp (cụm) Luận án đưa biểu thức xác xác xuất dừng bảo mật vào dung lượng bảo mật khác không hệ thống Đánh giá ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng lên hiệu bảo mật hệ thống vô tuyến truyền thông đa chặng kênh truyền pha đinh Rayleigh Luận án đưa biểu thức dạng đóng xác suất dừng bảo mật dung lượng bảo mật khác không hệ thống Đề xuất mơ hình truyền thơng vơ tuyến hợp tác gây nhiễu chuyển tiếp có lựa chọn kênh truyền pha đinh Rayleigh Luận án đưa biểu thức dạng đóng xác suất dừng bảo mật, dung lượng bảo mật khác khơng dung lượng bảo mật trung bình Đề xuất mơ hình truyền thơng vơ tuyến hợp tác lựa chọn nút chuyển tiếp tốt gây nhiễu lượng thu thập Luận án đưa biểu thức dạng đóng xác suất dừng bảo mật mơ hình đề xuất 21 Hình 4.3: Ảnh hưởng 10 số nút chuyển tiếp MỞ ĐẦU cụm lên SOP Cth 10 -1 = 1, β = 3, (xE , yE ) = (1, 2), K = ρ = 0.9 10 -2 10 15 20 SNR trung bình [dB] 25 30 tỷ số độ lợi kênh truyền trung bình kênh hợp pháp kênh nghe Kết mơ Hình 4.6 cho thấy cụm có số lượng nút chuyển tiếp tối thiểu định hiệu bảo mật hệ thống 4.3 Kết luận chương Trong Chương 4, luận án trình bày mơ hình mạng vô tuyến chuyển cụm sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất, kết hợp với phương pháp ngẫu nhiên-và-chuyển tiếp tác động thông tin trạng thái kênh truyền Các giá trị SOP PrNZ thể hiệu bảo mật hệ thống tăng số nút số cụm chuyển tiếp tăng, điều đồng nghĩa với việc tăng dung lượng cho kênh Các kết cơng bố cơng trình số 04 20 Bối cảnh nghiên cứu Hệ thống thông tin vô tuyến ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến nhằm đáp ứng yêu cầu chất lượng, tốc độ dịch vụ ngày cao người sử dụng, đặc biệt thiết bị người dùng sử dụng kênh truyền vô tuyến Do đặc tính quảng bá kênh truyền, hệ thống truyền thông vô tuyến dễ bị nghe công mạo danh Bảo mật lớp vật lý không cần phải xem xét giao thức bảo mật thực khơng địi hỏi phải thực chế bảo mật bổ sung lớp khác lớp vật lý Hơn nữa, xác thực lớp vật lý xác thực nút hợp pháp cách nhanh chóng Luận án nghiên cứu sinh đặt bối cảnh nghiên cứu này, với mục tiêu nâng cao hiệu bảo mật thông tin lớp vật lý cách sử dụng phương pháp kỹ thuật tiên tiến như: truyền thông hợp tác sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất, gây nhiễu nhân tạo, truyền thông đa chặng nghiên cứu ảnh hưởng trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo lên hiệu bảo mật hệ thống truyền thông vô tuyến Mục đích nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng lên hiệu bảo mật hệ thống truyền thông đa chặng - Nghiên cứu hiệu bảo mật hệ thống truyền thông đa chặng môi trường vô tuyến nhận thức - Nghiên cứu kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp gây nhiễu hệ thống truyền thông hợp tác - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật thu thập lượng vào hệ thống truyền thông hợp tác - Đánh giá hiệu bảo mật hệ thống vô tuyến hợp tác điều kiện thông tin trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo - Ứng dụng kỹ thuật chuyển tiếp RF hệ thống vô tuyến hợp tác Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Hệ thống thông tin vô tuyến hợp tác - Kênh truyền pha-đinh Rayleigh - Các kỹ thuật xử lý tín hiệu nút chuyển tiếp vô tuyến - Các phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp truyền thông hợp tác - Hệ thống thông tin vô tuyến chuyển tiếp đa chặng môi trường vô tuyến nhận thức - Kỹ thuật thu thập lượng Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp kiến thức bảo mật thông tin lớp vật lý kiến thức liên quan đến nội dung luận án - Nghiên cứu, tổng hợp kết cơng trình nghiên cứu liên quan ngồi nước - Đề xuất, xây dựng mơ hình hệ thống thơng tin vơ tuyến theo mục đích nghiên cứu - Mơ hình hóa tốn học cho hệ thống thông tin vô tuyến đề xuất kênh truyền pha-đinh Rayleigh - Tính tốn, phân tích tham số đánh giá hiệu bảo mật mơ hình đề xuất - Sử dụng phương pháp mô Monte-Carlo mô kết tính tốn, phân tích phần mềm Matlab - Kiểm chứng, nhận xét kết mô kết tính tốn, phân tích Bố cục luận án: Chương 1: Tổng quan thông tin vô tuyến đảm bảo an tồn thơng tin lớp vật lý Chương 2: Phân tích hiệu bảo mật hệ thống vô tuyến truyền thông đa chặng Chương 3: Phân tích hiệu bảo mật hệ thống vơ tuyến truyền thơng hợp tác Chương 4: Phân tích hiệu bảo mật hệ thống vô tuyến truyền thông hợp tác điều kiện thông tin trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo 4.2.2 Phân tích hiệu hệ thống 4.2.2.1 Xác suất dừng bảo mật Xác suất dừng bảo mật hệ thống biểu diễn (4.21): Mk K 1− SOP = 1− (−1) +1 (4.21) =1 k=1 × − exp 4.2.2.2 Mk (θ − 1) ηDk (1 + ( − 1) (1 − ρ2 )) 1+ ηEk θ ηDk (1+( −1)(1−ρ2 )) Xác suất dung lượng bảo mật khác không Xác suất bảo mật khác khơng tồn hệ thống Pr(Ce2e > 0): Mk K 1− Pr(Ce2e > 0) = Mk (−1) =1 k=1 +1 1− 1+ ηEk ηDk (1+( −1)(1−ρ2 )) (4.26) 4.2.3 Mơ đánh giá kết 100 Hình 4.2: Ảnh hưởng ρ lên SOP Cth = 1, -1 10 β = 3, (xE , yE ) = (1, 2) M = [3 3] 10-2 ρ = 0.7 ρ = 0.9 ρ = 0.95 10-3 ρ = 0.99 ρ=1 10-4 10 15 20 SNR trung bình [dB] 25 30 Kết mơ Hình 4.2 cho thấy rõ ràng giá trị SOP tiến đến giới hạn giá trị SNR miền cao, hàm số lượng chặng 19 Chương Chương PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG BẢO MẬT CỦA HỆ TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN VÀ THỐNG VÔ TUYẾN TRUYỀN THÔNG HỢP ĐẢM BẢO AN TỒN THƠNG TIN TÁC TRONG ĐIỀU KIỆN THÔNG TIN TRẠNG Ở LỚP VẬT LÝ THÁI KÊNH TRUYỀN KHƠNG HỒN HẢO 1.1 Bảo mật thơng tin hệ thống thông tin vô tuyến Các tham số hiệu bảo mật 4.1 Các nghiên cứu liên quan 1.2 4.2 Ảnh hưởng kênh truyền không lý tưởng hiệu 1.2.1 Dung lượng bảo mật Dung lượng bảo mật thông tin định nghĩa sau: bảo mật mạng chuyển tiếp C = [CD − CE ]+ 4.2.1 Mơ hình hệ thống = Hình E 4.1: Giao chặng mạng cụm R S R D R R (cluster) với xuất nút nghe D R γD > γE γD ≤ γE (1.11) thức chuyển tiếp vô tuyến ba R log2 (1 + γD ) − log2 (1 + γE ), 0, 1.2.2 Xác suất dung lượng bảo mật khác không Thông số thể xác suất mà dung lượng Shannon kênh truyền liệu lớn kênh truyền nghe Pr(C > 0) = Pr(γD > γE ) (1.12) D 1.2.3 Xác suất dừng bảo mật Là tham số hiệu định lượng khả đảm bảo an tồn thơng tin hệ thống với tốc độ truyền liệu bảo mật mong muốn Q trình truyền thơng tin từ nút nguồn đến nút đích hỗ trợ cụm nút chuyển tuyếp Trong cụm k , có Mk nút chuyển kỹ thuật chuyển tiếp RF 18 Pr(C < Cth ) = − C λD + λE − λth −1 D e λD + 2Cth γE (1.18) 1.3 Truyền thông hợp tác Hình 3.7: Xác suất dừng 0.8 Truyền thơng hợp tác hỗ trợ chuyển tiếp liệu, tăng thông lượng mở rộng vùng phủ sóng cho hệ thống truyền thơng vô tuyến bảo mật biểu diễn theo M 0.7 Ψ = 10[dB] N = 0.6 0.5 1.3.1 Phương pháp chuyển tiếp vô tuyến R R 0.4 R Chuyển tiếp chiều Chuyển tiếp hai chiều Chuyển tiếp chia sẻ R 0.3 = 0.25 ) = 0.25 ) = 0.75) = 0.75 ) 0.2 0.1 Kỹ thuật Khuếch đại-và-Chuyển tiếp Kỹ thuật Giải mã-và-Chuyển tiếp Kỹ thuật Ngẫu nhiên-và-Chuyển tiếp 1.3.3 Các phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp Phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp đơn trình Phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp tồn trình 1.4 Vô tuyến nhận thức Vô tuyến nhận thức cho phép người dùng không cấp phép sử dụng tần số truy nhập phổ rỗi người dùng có giấy phép sử dụng tần số để truyền dẫn thông tin cho gây can nhiễu tối thiểu tới người dùng có giấy phép hoạt động dải tần 1.5 Trong Hình 3.9, xác suất dừng bảo mật hai giao thức PP CC giảm số lượng nút chuyển tiếp M tăng Hơn nữa, vị trí nút chuyển tiếp có tác động lớn đến hiệu bảo mật hệ thống 3.3 Kết luận chương Trong Chương 3, luận án khảo sát hiệu bảo mật hệ thống vô tuyến hợp tác, sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp gây nhiễu Luận án đề xuất cụm nút chuyển tiếp có khả thu thập lượng để thực chuyển tiếp liệu gây nhiễu cho nút nghe Các kết cơng bố cơng trình số 03 số 05 Kết luận chương Chương trình bày vấn đề bảo mật thông tin lớp vật lý, tham số thể hiệu bảo mật hệ thống thông tin vô tuyến, truyền thông hợp tác, phương pháp chuyển tiếp, kỹ thuật chuyển tiếp hệ thống thông tin vô tuyến vô tuyến nhận thức 10 M 1.3.2 Kỹ thuật xử lý tín hiệu chuyển tiếp vơ tuyến 17 Hình 3.6: Xác suất dừng 100 bảo mật biểu diễn theo giá Chương trị Ψ [dB] M = xR = 0.5 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG BẢO MẬT CỦA HỆ 10-1 THỐNG VÔ TUYẾN TRUYỀN THÔNG ĐA CHẶNG 10-2 10 15 20 25 30 35 40 Ψ [dB] 2.1 2.1.1 Các nghiên cứu liên quan Biểu thức xác suất dừng bảo mật mơ hình CC sau: Sec SOPCC = Pr CCC < Cth  (3.66) N M −j+1 (−1)t =1 −  j=1 t=0 M −j+1 t × exp − (t + j − 1) λSR θ−1 Ψ N j−1 Mạng vô tuyến nhận thức chuyển tiếp đa chặng 2.1.2 Mơ hình hệ thống đề xuất λSE λSE + (t + j − 1) λSR θ λRE θ−1 exp −λRD λRE + λRD θ Ψ Mạng thứ cấp gồm nút nguồn nút đích, với diện nút nghe Nút nguồn truyền tin đến nút đích qua K cụm chuyển tiếp Xem xét giá trị Ψ cao, xác suất dừng bảo mật biểu diễn biểu thức (3.67):  N M −j+1 Ψ→+∞ M −j+1 N  SOPCC ≈ − − (−1)t t j−1 t=0 PU-Tx thống (3.67) 3.2.4 Mô đánh giá kết Quan sát từ Hình 3.8, xác suất dừng bảo mật giao thức đề xuất PP tốt nhiều so với giao thức CC cho tất giá trị N Ψ Điều chứng minh rằng, gây nhiễu chuyển tiếp có lựa chọn có hiệu bảo mật lớn hệ thống truyền thông hợp tác 16 chuyển tiếp đa chặng sử dụng kỹ thuật j=1 λSE λRE × λSE + (t + j − 1) λSR θ λRE + λRD θ Hình 2.1: Mơ hình hệ PU-Rx R R S R R R R R R Cụm Cụm R Cụm K E lựa chọn nút chuyển tiếp D phần 2.1.3 Phân tích hiệu hệ thống 3.2.3 Phân tích hiệu hệ thống Xác suất dừng bảo mật theo mơ hình đề xuất: Xác suất dừng bảo mật SOP Q→+∞ ≈ Mi K (−1)n+1 1− i=1 n=1 λi−1,E Mi n λi−1,E + nλi−1,i θ  (2.19) Mi (−1)n+1 PrNZ = i=1 n=1 (2.23) bảo mật biểu diễn theo 0.8 giá trị Q [dB] xE = 0.7 1, yE 0.6 −0.5, yP = −0.5, Cth = 0.5 0.75, K = 3, M1 = 0.4 M2 = M3 = 0.25, xP = 0.3 10 15 ω − − 0 (3.61) Với trường hợp tỉ số tín hiệu tạp âm (Ψ) cao, dung lượng bảo mật biểu diễn sau: 0.9 -5 λRE θ + λRD Ψ Ψ × G3,1 1,3 Hình 2.2: Xác suất dừng -10 N j−1 λSE θ−1 exp − (t + j − 1) λSR λSE + (t + j − 1) λSR θ Ψ θω θ−1 θ−1 − λRD exp −λRD × exp −λRD Ψ Ψ Ψ 2.1.4 Mơ đánh giá kết 0.2 -15 t=0 M −j+1 t × λi−1,E Mi n λi−1,E + nλi−1,i (−1)t j=1 Xác suất dung lượng bảo mật khác không K N M −j+1 SOPPP =1 − 1 −  SOPPP Ψ→+∞ N M −j+1 (−1)t ≈ − 1 − j=1 t=0 M −j+1 t N j−1 λSE λSE + (t + j − 1) λSR θ θ−1 θω θ−1 × exp −λRD − λRD exp −λRD Ψ Ψ Ψ × × G3,1 1,3 λRE θ + λRD Ψ Ψ ω − − 0 (3.63) 20 Q [dB] Trong Hình 2.3, Ta thấy SOP giảm đáng kể ta tăng số lượng nút cụm Hình 2.6 cho ta nhận xét, PrNZ tăng E cách xa tuyến truyền liệu từ nguồn đến đích Thực so sánh với mơ hình hợp tác thông thường - CC, không sử dụng nút chuyển tiếp thu thập lượng để gây nhiễu cho nút nghe Dung lượng bảo mật mơ hình CC tính bởi: Sec Sec Sec CCC = C1,CC , C2,CC 15 + , (3.64) Hình 3.4: Xác suất dừng 0.65 0.6 0.55 bảo mật biểu diễn theo giá 0.5 lượng bảo mật khác không 0.9 0.8 trị α P/N0 = 10[dB], 0.45 Hình 2.3: Xác suất dung biểu diễn theo giá trị yE 0.7 0.4 M = Cth = 0.35 xE = 0.5, M = 0.6 0.3 0.5 0.25 0.4 K = 2, 3, K = 2) K = 3) 0.3 K = 5) 0.2 0.2 0.1 0.15 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 α 0.2 0.4 0.6 0.8 yE Kênh liệu Kênh nghe Kênh gây nhiễu R1 R2 R D BD B RM R 2.2 nút chuyển tiếp tốt 2.2.1 Các nghiên cứu liên quan Hệ thống mạng gồm nút nguồn nút đích, có diện nút nghe Trên kênh chính, nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp RF E  SR Mạng chuyển tiếp đa chặng với phần cứng khơng lý tưởng 2.2.2 Mơ hình hệ thống đề xuất lượng thu thập BE SE S xuất bảo mật với Nth gây nhiễu RB SR Hình 3.5: Mơ hình đề R E J J RJ Nút gây nhiễu Hình 2.4: Hệ thống truyền S 3.2 hM,1 hM,K R1 D thông đa chặng Bảo mật mạng vô tuyến hợp tác kết hợp kỹ thuật hE,1 hE,2 hE,K thu thập lượng Kênh liệu 3.2.1 Các nghiên cứu liên quan E Kênh nghe 3.2.2 Mơ hình hệ thống đề xuất Mơ hình gồm nút nguồn, nút đích nút chuyển tiếp có diện nút nghe (Hình 3.7) Dung lượng bảo mật tồn chặng biểu diễn theo biểu thức: Sec CPP = C1Sec , C2Sec 14 + , (3.50) 2.2.3 Phân tích hiệu hệ thống Dung lượng bảo mật tồn trình tính bởi: CSec = mink=0,1, ,K−1 Ck (2.33) Xác suất dừng bảo mật tồn trình hệ thống biểu diễn sau: Hình 3.2: Xác suất dừng 100 bảo mật biểu diễn theo giá K−1 − SOPk SOP = − (2.37) k=0 trị P/N0 M = 3, α = 10-1 0.5 Xác suất dung lượng bảo mật khác không C Sec > hệ thống: Pr (Ck > 0) =1 − + ∞ × k=0 (λM,k + λE,k ) exp − κ κ (−1)k k! λM,k + λE,k κ k λM,k −k − 10-2 (2.40) 10-3 10 15 20 25 P/N [dB] 2.2.4 Mô đánh giá kết Hình 2.5: Xác suất dừng 0.7 K=2) bảo mật biểu diễn theo giá K=4) trị P/N0 κ = 0.01, 0.6 0.5 Hình 3.3: Xác suất dừng 100 bảo mật biểu diễn theo giá Cth = 1, K = K = 0.4 trị M P/N0 = 10[dB], 0.3 α = 0.5 Cth = 0.2 10-1 0.1 0 10 15 20 P/N [dB] Kết Hình 2.8, cho thấytồn giá trị P/N0 xác suất dừng bảo mật hệ thống tốt Ta nhận thấy tương quan công suất phát số chặng chuyển tiếp Hình 2.12 cho thấy K tăng κ giá trị cho phép hiệu bảo mật hệ thống tăng, nhiên κ tăng ngưỡng cho phép hiệu bảo mật hệ thống giảm nhanh 2.3 Kết luận chương 10-2 10 M Trong Chương 2, luận án khảo sát hiệu bảo mật mạng vô tuyến nhận thức chuyển tiếp đa chặng sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển Hình 3.4 cho thấy xác suất dừng bảo mật kịch gây nhiễu chuyển tiếp có lựa chọn thấp so với kịch gây nhiễu chuyển tiếp ngẫu nhiên 13 3.1.3.3 So sánh với phương pháp gây nhiễu chuyển tiếp ngẫu nhiên Biểu thức tường minh xác suất dừng bảo mật tồn chặng hệ thống Hình 2.6: Xác suất dừng bảo mật biểu diễn theo giá 0.9 0.8 trị κ Cth = thay 0.7 SOPe2e =1 − exp − θ−1 α (3.40) × {1 − λSRc ω0 exp ((λSRc θ + λSE ) ω0 ) E1 ((λSRc θ + λSE ) ω0 )}] θ−1 × exp −λRc D α đổi K 0.6 0.5 K=3 0.4 K=5 0.3 K=7 0.2 0.1 × {1 − λRc D ω4 exp ((λRc D θ + λRc E ) ω4 ) E1 ((λRc D θ + λRc E ) ω4 )}]} 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 κ Xác suất dung lượng bảo mật khác khơng tính cơng thức: e2e PrNZe2e = Pr CSec >0 >0 = Pr CSec >0 , CSec >0 Pr CSec (3.41) tiếp chặng Các kết tính tốn kiểm chứng mơ máy tính Các kết thể số nút cụm ảnh hưởng đáng kể lên hiệu bảo mật hệ thống Các kết cơng bố cơng trình số 06 07 (3.42) = − λSRc ω0 exp ((λSRc + λSE ) ω0 ) E1 ((λSRc + λSE ) ω0 ) , >0 Pr CSec (3.43) = − λRc D ω4 exp ((λRc D + λRc E ) ω4 ) E1 ((λRc D + λRc E ) ω4 ) Như vậy, thay (3.42) (3.43) vào (3.41), ta có biểu thức xác suất dung lượng bảo mật khác không hệ thống 3.1.4 Mô đánh giá kết Kết Hình 3.2 cho ta thấy xác suất dừng bảo mật kịch chuyển tiếp gây nhiễu có lựa chọn tốt so với kịch chuyển tiếp gây nhiễu ngẫu nhiên Hình 3.3 biểu diễn kết mơ xác suất dừng bảo mật hai kịch Q trình mơ cho ta kết luận phương pháp chuyển tiếp gây nhiễu có lựa chọn có xác suất dừng bảo mật số lượng nút chuyển tiếp tăng 12 Dung lượng bảo mật pha thứ hai biểu diễn biểu thức sau: 2 − CE2 CSec = max 0, CD Chương PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG BẢO MẬT CỦA HỆ 3.1.3 Phân tích hiệu hệ thống 3.1.3.1 THỐNG VƠ TUYẾN TRUYỀN THÔNG HỢP (3.12) Xác suất dừng bảo mật Dung lượng bảo mật toàn hệ thống: e2e CSec = CSec , CSec TÁC (3.26) Từ (3.26), xác suất dừng bảo mật toàn hệ thống tính bởi: 3.1 Gây nhiễu chuyển tiếp có lựa chọn mạng truyền thông hợp tác hai chặng SOPe2e = − − SOP1 3.1.3.2 3.1.1 Các nghiên cứu liên quan − SOP2 (3.27) Xác suất dung lượng bảo mật khác khơng Theo mơ hình tốn, PrNZe2e biểu diễn sau: 3.1.2 Mơ hình hệ thống đề xuất e2e PrNZe2e = Pr CSec >0 = Pr CSec > Pr CSec >0  SR S R1 R1 R2 R2 Rc c D S R E c R E J E M RM Pha thứ E (−1)m+1 Pr CSec >0 = R D c D m=1 RJ M m (3.30) × [1 − λSRc ωm exp ((λSRc + λSE ) ωm ) E1 ((λSRc + λSE ) ωm )] R E J Xác suất dung lượng bảo mật khác không pha thứ nhất: thống Rc RJ  SE Hình 3.1: Mơ hình hệ (3.28) RM Xác suất dung lượng bảo mật khác không pha thứ hai: Pha thứ hai Kênh liệu M −1 Kênh gây nhiễu (−1)u+1 Pr CSec >0 = Kênh nghe u=1 Mơ hình gồm có nút nguồn nút đích Việc truyền thơng hai nút phụ thuộc vào giúp đỡ M nút chuyển tiếp Có diện nút nghe cố gắng thu thập thông tin Dung lượng bảo mật pha biểu diễn biểu thức sau: 1 CSec = max 0, CD − CE1 10 (3.7) M −1 u × [1 − uλRc D ϕm exp × E1 (−1)m+1 m=1 M −1 m λRJ2 E + λRc D u ϕm λRJ2 E + λRc D u ϕm × [1 − uλRc D ϕm exp × E1 M −1 λRJ2 E + λRc D u ϕm λRJ2 E + λRc D u ϕm (3.32) Thay (3.30) (3.32) vào (3.28), ta biểu thức xác suất dung lượng bảo mật khác không hệ thống 11 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Chu Tiến Dũng, Võ Nguyễn Quốc Bảo Nguyễn Lương Nhật, “Đánh giá ảnh hưởng suy giảm phần cứng lên mạng chuyển tiếp hai chặng” Hội thảo Quốc gia 2014 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (ECIT2014), tr 227– 232, 2014 Chu Tiến Dũng, Võ Nguyễn Quốc Bảo, Nguyễn Lương Nhật Hồ Văn Cừu “Đánh giá hiệu bảo mật mạng vô tuyến nhận thức chuyển tiếp đa chặng”, Hội thảo Quốc gia 2015 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (ECIT2015), tr 466– 470, 2015 Chu Tien Dung, Nguyen Toan Van, Tran Trung Duy, Vo Nguyen Quoc Bao and Nguyen Luong Nhat, “Security enhancement for dual-hop RF protocols with Nth-best partial relay and EH-based jammer”, in 2015 The International Conference on Computing, Management &Telecommunications (ComManTel), Da Nang City, Vietnam, pp 111–115, Dec 2015 Chu Tien Dung, Vo Nguyen Quoc Bao, Nguyen Luong Nhat and Ho Van Cuu “Effect of imperfect CSI on secrecy performance of cluster based relaying networks”, in The 2016 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), Ha Noi City, Vietnam, pp 114–119, Otc 2016 Chu Tiến Dũng, Võ Nguyễn Quốc Bảo Nguyễn Tùng Hưng “Đánh giá hiệu bảo mật mạng vô tuyến chuyển tiếp gây nhiễu có lựa chọn hai chặng”, Tạp chí Nghiên Cứu Khoa Học Công Nghệ Quân Sự, Hà Nội, Việt Nam, pp 56–71, 2017 Chu Tiến Dũng, Võ Nguyễn Quốc Bảo Nguyễn Lương Nhật “Đánh giá hiệu bảo mật mạng vô tuyến nhận thức chuyển tiếp đa chặng”, Tạp chí Khoa Học Cơng Nghệ Thơng Tin Truyền Thông, Hà Nội, Việt Nam, tr 65–73, Tháng 2018 Chu Tiến Dũng, Võ Nguyễn Quốc Bảo “Phân tích hiệu bảo mật mạng chuyển tiếp đa chặng điều kiện phần cứng không lý tưởng” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đà Nẵng, Việt Nam, tr 06–11, số 11(132) 2018 24 ... ĐIỀU KIỆN THÔNG TIN TRẠNG Ở LỚP VẬT LÝ THÁI KÊNH TRUYỀN KHƠNG HỒN HẢO 1.1 Bảo mật thông tin hệ thống thông tin vô tuyến Các tham số hiệu bảo mật 4.1 Các nghiên cứu liên quan 1.2 4.2 Ảnh hưởng kênh... trình bày vấn đề bảo mật thông tin lớp vật lý, tham số thể hiệu bảo mật hệ thống thông tin vô tuyến, truyền thông hợp tác, phương pháp chuyển tiếp, kỹ thuật chuyển tiếp hệ thống thông tin vô tuyến... nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng lên hiệu bảo mật hệ thống truyền thông đa chặng - Nghiên cứu hiệu bảo mật hệ thống truyền thông đa chặng môi trường vô tuyến nhận thức - Nghiên