Dung lượng bảo mật của hệ thống MIMO cỡ rất lớn khi có thiết bị nghe lén thụ động

Bảo mật ở lớp vật lý có thể kết hợp với các giải pháp bảo mật ở lớp trên để đảm bảo an ninh thông tin trong mạng thông tin vô tuyến. Các kết quả nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng với điều kiện kênh truyền Rayleigh, việc sử dụng rất nhiều ăng-ten ở trạm gốc giúp hệ thống thông tin MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) cỡ rất lớn tự được bảo mật trước thiết bị nghe lén thụ động.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dung lượng bảo mật của hệ thống MIMO cỡ rất lớn khi có thiết bị nghe lén thụ động Các công trình nghiên cứu phát triển Công nghệ Thông tin và Truyền thông<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Dung lượng bảo mật của hệ thống MIMO<br /> cỡ rất lớn khi có thiết bị nghe lén thụ động<br /> Invited article<br /> <br /> Vũ Lê Quỳnh Giang1,2 , Trương Trung Kiên2<br /> 1 Khoa Công nghệ Thông tin, Học viện Quản lý Giáo dục<br /> 2 Phòng thí nghiệm Hệ thống Vô tuyến và Ứng dụng, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông<br /> <br /> Tác giả liên hệ: Trương Trung Kiên, kientt@ptit.edu.vn<br /> Ngày nhận bài: 21/12/2018, ngày sửa chữa: 26/12/2018, ngày duyệt đăng: 27/12/2018<br /> Xem sớm trực tuyến: 28/12/2018, định danh DOI: 10.32913/rd-ict.vol3.no40.845<br /> Biên tập lĩnh vực điều phối phản biện và quyết định nhận đăng: PGS. TS. Nguyễn Linh Trung<br /> <br /> Tóm tắt: Bảo mật ở lớp vật lý có thể kết hợp với các giải pháp bảo mật ở lớp trên để đảm bảo an ninh thông tin trong<br /> mạng thông tin vô tuyến. Các kết quả nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng với điều kiện kênh truyền Rayleigh, việc sử<br /> dụng rất nhiều ăng-ten ở trạm gốc giúp hệ thống thông tin MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) cỡ rất lớn tự được<br /> bảo mật trước thiết bị nghe lén thụ động. Tuy nhiên, bài báo này sau khi đề xuất các biểu thức dạng đóng cho dung<br /> lượng bảo mật cho hệ thống MIMO cỡ rất lớn trong điều kiện kênh truyền Rice có xem xét thành phần truyền tầm nhìn<br /> thẳng đã chứng minh được rằng thiết bị nghe lén thụ động có thể ảnh hưởng lớn đến dung lượng bảo mật của hệ thống.<br /> Các kết quả mô phỏng được cung cấp để kiểm chứng tính chính xác của các kết quả phân tích giải tích và để rút ra một<br /> số chỉ dẫn thiết kế quan trọng.<br /> Từ khóa: Dung lượng bảo mật, MIMO cỡ rất lớn, nghe lén thụ động, bảo mật lớp vật lý.<br /> <br /> Title: Secret Capacity of Massive MIMO Systems with a Passive Eavesdropper<br /> Abstract: Physical layer security may be combined with other approaches to make wireless transmissions more secured. Much<br /> prior work showed that, thanks to the excessive number of antennas at the base station, massive MIMO (Multiple-<br /> Input Multiple-Output) systems themselves are inherently robust against passive eavesdropping attacks under the<br /> Rayleigh fading channel. After providing closed-form expressions to secret capacity of massive MIMO under the Rician<br /> fading channel with line-of-sight transmission, this manuscript, however, showed that passive eavesdroppers may affect<br /> negatively the secret capacity. Simulation and numerical results are provided to validate the analytical results and to<br /> gain interesting insights into the system design.<br /> Keywords: Secret capacity, massive MIMO, eavesdropper, physical layer security.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> I. GIỚI THIỆU truyền từ thiết bị phát mà còn tự phát đi tín hiệu để gây<br /> nhiễu và làm ảnh hưởng đến quá trình huấn luyện và ước<br /> Đảm bảo an toàn thông tin là một vấn đề quan trọng<br /> lượng kênh và/hoặc quá trình truyền dữ liệu giữa các thiết<br /> và thiết yếu trong các hệ thống thông tin, đặc biệt các hệ<br /> bị hợp lệ. Sự tác động này làm giảm hiệu năng hoạt động<br /> thống hoạt động ở môi trường vô tuyến [1]. Do đặc tính<br /> của hệ thống hợp lệ, thậm chí khiến hệ thống không thể<br /> mở của môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến, các thiết bị<br /> hoạt động được.<br /> xâm nhập không hợp lệ có thể làm ảnh ảnh hưởng đến<br /> tính bảo mật, tính toàn vẹn và tính sẵn có của thông tin Bảo mật lớp vật lý (Physical Layer Security) là một cách<br /> bằng một trong hai phương pháp sau: (i) nghe lén thụ động tiếp cận đang được quan tâm rộng rãi cho các mạng vô<br /> (passive eavesdropping) và (ii) tấn công chủ động (active tuyến do có hiệu quả cao và do khả năng sẵn sàng kết hợp<br /> attacking/jamming) [2]. Cụ thể, thiết bị nghe lén thụ động với các giải pháp bảo mật khác như mật mã hóa [1, 3, 4].<br /> chỉ cố gắng tách tín hiệu từ sóng vô tuyến mang thông Ý tưởng chính của bảo mật lớp vật lý trong các hệ thống<br /> tin nhận được từ thiết bị phát. Về nguyên lý, thiết bị nghe thông tin vô tuyến là xem xét các yếu tố ở lớp vật lý như<br /> lén thụ động không thể bị phát hiện. Ngược lại, thiết bị tạp âm nhiệt, hệ số pha-đinh của kênh truyền và các kỹ<br /> tấn công chủ động không chỉ cố gắng tách tín hiệu được thuật xử lý tín hiệu ảnh hưởng như thế nào đến khả năng<br /> <br /> <br /> 1<br /> Các công trình nghiên cứu phát triển Công nghệ Thông tin và Truyền thông<br /> <br /> <br /> bảo mật thông tin được truyền qua kênh vật lý khi có mặt rất lớn trong điều kiện mô hình kênh truyền Rice [21]. Tuy<br /> các thiết bị xâm nhập. Trên cơ sở đó, các giải pháp bảo mật nhiên, công trình [21] xem xét mô hình hệ thống ...