NGHIÊN CỨU HIỆU NĂNG BẢO MẬT LỚP VẬT LÝ CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN SỬ DỤNG MÃ FOUNTAIN
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ (Mã số: 9 52 02 03)
Luận án tập trung giải quyết vấn đề bảo mật thông tin trong các mạng vô tuyến hiện đại, một thách thức cấp thiết do đặc tính quảng bá của kênh truyền dẫn khiến thông tin dễ bị nghe lén. Nhận thấy những hạn chế của các thuật toán mã hóa truyền thống về độ phức tạp và khả năng bị bẻ khóa, luận án đề xuất tiếp cận bằng Bảo mật lớp vật lý (Physical Layer Security - PLS). PLS khai thác các đặc tính tự nhiên của kênh truyền như nhiễu, pha đinh và khoảng cách giữa các nút mạng để nâng cao bảo mật, độc lập với năng lực tính toán của thiết bị nghe lén.
Nghiên cứu này tích hợp Mã Fountain (Fountain Codes - FC), một kỹ thuật mã hóa linh hoạt, phù hợp với điều kiện kênh thay đổi, có độ phức tạp thấp và khả năng tạo ra số lượng gói mã hóa không giới hạn. Ý tưởng cốt lõi là đảm bảo bảo mật khi nút đích nhận đủ số gói mã hóa cần thiết để khôi phục dữ liệu gốc trước khi nút nghe lén thực hiện được điều tương tự. Luận án đã xác định khoảng trống nghiên cứu về việc sử dụng FC từ quan điểm bảo mật trong các hệ thống thông tin vô tuyến.
Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu khả năng bảo đảm an toàn thông tin ở lớp vật lý, đề xuất và phân tích hiệu quả bảo mật của các giao thức sử dụng FC trong nhiều hệ thống vô tuyến. Cụ thể, nghiên cứu các mạng MISO TAS, MIMO TAS/SC, MIMO-NOMA TAS/SC/MRC, cũng như các giao thức chuyển tiếp đa chặng dựa vào thu thập năng lượng và giao thức LEACH đa chặng với gây nhiễu cộng tác. Luận án cũng phân tích hiệu năng bảo mật trên kênh truyền pha đinh Rayleigh và xây dựng các mô hình tính toán, phương pháp phân tích, cùng chương trình mô phỏng để đánh giá các tham số hiệu năng.
Những đóng góp chính bao gồm việc đề xuất và phân tích hiệu năng bảo mật của FC trong mạng vô tuyến nhận thức MISO TAS, mạng MIMO TAS/SC, và hệ thống MIMO-NOMA TAS/SC/MRC, cung cấp các biểu thức chính xác cho xác suất giải mã và bảo mật thông tin thành công (SS), xác suất thu chặn (IP) và số khe thời gian trung bình (TS). Luận án cũng đánh giá hiệu năng bảo mật và độ tin cậy của các mạng đa chặng sử dụng FC (như giao thức đa chặng dựa vào trạm phát sóng vô tuyến để thu thập năng lượng và giao thức LEACH với gây nhiễu cộng tác trong WSN), đưa ra các biểu thức chính xác cho xác suất dừng (OP) và IP. Đặc biệt, việc phân tích hiệu năng bảo mật giao thức đề xuất bằng cách đưa ra các biểu thức chính xác trên kênh truyền pha đinh Rayleigh là một đóng góp quan trọng, giúp các nhà nghiên cứu và thiết kế hệ thống tối ưu hóa lựa chọn trong điều kiện ràng buộc.