HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

VÕ ANH TRUNG

ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG BẢO MẬT CỦA MẠNG
CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG CLUSTER VỚI
KỸ THUẬT CHỌN LỰA NÚT CHUYỂN TIẾP
VÀ NÚT TẠO NHIỄU

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2016


1

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TRUNG DUY

Phản biện 1: …………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc
sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

chuyển tiếp và nút tạo nhiễu tại mỗi cụm để đánh giá hiệu năng bảo mật của mô hình này. Đồng thời luận
văn này cũng xem xét đến thông tin trạng thái kênh truyền đến nút nghe lén là sẵn có hay không sẵn có, để từ
đó đề xuất những chiến lược lựa chọn cặp nút chuyển tiếp và nút nghe lén tối ưu nhất.
Luận văn được trình bày theo bốn chương, cụ thể như sau:
Chương 1 – Lý thuyết tổng quan
Chương 2 – Mô hình hệ thống
Chương 3 – Đánh giá hiệu năng bảo mật
Chương 4 – Kết quả mô phỏng
Chương 5 – Kết luận


2

CHƯƠNG 1 - LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
1.1 Bảo mật lớp vật lý
1.1.1

Khái niệm và ưu điểm của bảo mật lớp vật lý

1.1.2 Bảo mật lý thuyết thông tin
1.1.3 Giao tiếp bảo mật trên kênh nhiễu
1.2 Truyền thông đa chặng
1.2.1 Sơ lược truyền thông đa chặng
1.2.2 Truyền thông đa chặng trong mạng cụm (cluster network)
Trong phần này truyền thông đa chặng trong mạng cụm (cluster network) được giới thiệu, mô hình
này nâng cao độ tin cậy chuyển tiếp tại các chặng riêng lẻ. Hơn thế nữa, truyền thông cộng tác tăng cường
cũng được sử dụng để nâng cao hiệu quả phổ trong sự truyền dữ liệu tại các chặng. Mô hình của truyền
thông đa chặng dạng cụm được thể hiện trong hình sau:

Hình 1.7: Mô hình truyền thông đa chặng dạng cụm (cluster network)

công bố [19] lần đầu tiên nghiên cứu hiệu năng xác suất dừng, xác suất dung lượng bảo mật khác không và
dung lượng bảo mật trung bình trong mạng chuyển tiếp đa chặng. Trong công bố số [20], các tác giả nghiên
cứu mô hình chuyển tiếp đa chặng theo dạng cụm (cluster) phân tập để đạt được hiệu quả bảo mật với kỹ
thuật giải mã chuyển tiếp thông thường. Trong bài báo số [21], các tác giả cũng quan tâm đến vấn đề bảo
mật lớp vật lý trong mạng chuyển tiếp cluster trong môi trường vô tuyến nhận thức dạng nền.
Tuy nhiên, các tác giả của [19], [20], [21] vẫn chưa khảo sát sự chọn lựa nút tạo nhiễu để nâng cao
hiệu quả bảo mật. Do đó, luận văn này tập trung nghiên cứu việc chọn nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu trong
mạng đa chặng cluster để đạt được hiệu quả bảo mật lớp vật lý. Sự khác biệt giữa nội dung của đề tài này và
các công bố liên quan sẽ được thể hiện rõ ở mục tiếp theo.
Theo sự hiểu biết tốt nhất của học viên, cho đến nay chỉ có vài công bố liên quan đến vấn đề bảo mật
lớp vật lý trong mạng chuyển tiếp đa chặng [19], [20], [21]. Sự khác biệt giữa mô hình đề xuất trong đề tài
và các mô hình đã công bố trong [19], [20], [21] có thể được đưa ra như sau:
Trong [19], các tác giả chỉ xét mô hình chuyển tiếp đa chặng thông thường (không sử dụng kỹ thuật
chọn lựa nút chuyển tiếp tại mỗi chặng). Trong đề cương này, sự chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất tại từng
chặng sẽ được đề xuất để nâng cao hiệu quả bảo mật tại từng chặng.
Trong [20], [21], các tác giả đã đề xuất các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất trong mỗi
cluster, để nâng cao dung lượng của kênh truyền dữ liệu tại mỗi chặng. Tuy nhiên, các tác giả đã không quan
tâm đến sự chọn lựa nút tạo nhiễu trong các mô hình đề xuất. Hơn thế nữa, các tác giả trong [20], [21] cũng
không xem xét đến kênh truyền giữa các nút phát và nút nghe lén. Trong đề tài này, một cặp nút chuyển tiếp
và nút tạo nhiễu tại mỗi cluster sẽ được chọn để chuyển tiếp và tạo nhiễu đến nút nghe lén. Hơn thế nữa, đề
tài cũng quan tâm đến việc trạng thái thông tin kênh truyền đến nút nghe lén là sẵn có và không sẵn có, để từ
đó đề xuất những chiến thuật chọn lựa các nút chuyển tiếp và tạo nhiễu tối ưu.


4

CHƯƠNG 2 - MÔ HÌNH HỆ THỐNG
2.1 Mô hình nghiên cứu

T0


Giả sử tất cả các nút đều chỉ được trang bị bởi 1 ănten, do đó sự truyền dữ liệu từ nút nguồn T0 đến
nút đích TM sẽ được thực hiện thông qua M khe thời gian trực giao. Cụ thể là ở khe thời gian đầu tiên, nút

T0 sẽ truyền dữ liệu của mình đến một trong các nút thuộc cụm thứ nhất, gọi nút này là nút

 



T1 T1  R1,1 , R1,2 ,..., R1,K1 . Nút T1 sau khi nhận dữ liệu sẽ giải mã và mã hoá lại dữ liệu nhận được bằng
một từ mã khác (khác với từ mã của nút nguồn T0 ). Đây là kỹ thuật ngẫu nhiên và chuyển tiếp thường được
dùng trong bảo mật lớp vật lý, với mục đích tránh cho nút nghe lén E kết hợp các tín hiệu nghe lén lại (xem
chi tiết kỹ thuật này trong công trình [22]). Rồi thì, ở khe thời gian thứ hai, nút T1 gửi tín hiệu đã được mã
hoá đến một trong những nút thuộc cụm thứ hai, ta ký hiệu nút này là nút T2 . Tiến trình này được thực hiện
theo từng chặng 1 và ta ký hiệu các nút chuyển tiếp được chọn tại các cụm thứ 3,4,…, M 1 lần lượt là

T3 , T4 ,..., TM 1 . Ở chặng cuối, nút TM 1 truyền dữ liệu đến nút đích TM trong khe thời gian thứ M.


5
Bây giờ ta sẽ xét đến tiến trình tạo nhiễu nhân tạo tại các chặng. Ta xét lại sự truyền dữ liệu tại chặng
thứ nhất giữa nguồn T0 và nút T1 : khi T0 phát dữ liệu đến T1 thì nút E cũng nghe lén được dữ liệu của T0 .
Để giảm chất lượng tín hiệu nghe lén tại E, ta sử dụng kỹ thuật tạo nhiễu nhân tạo. Cụ thể, trong cụm thứ
nhất, sau khi đã chọn ra được nút T1 , cụm này còn lại K1  1 nút. Từ K1  1 nút còn lại này, một nút sẽ
được chọn để tạo nhiễu lên nút nghe lén E. Ta ký hiệu nút này là nút J1 . Một cách tương tự, ta ký hiệu các
nút tạo nhiễu được chọn tại cụm thứ 2,3,…M lần lượt là J 2 ,..., J M . Hơn nữa, bởi vì nút chuyển tiếp Tn và
nút tạo nhiễu J n có khoảng cách rất gần nhau (do hai nút này nằm cùng một cụm), nên ta có thể giả sử rằng
nhiễu gây ra từ nút J n có thể được loại bỏ trong tín hiệu nhận được tại nút Tn (hai nút này có thể trao đổi bí
mật những thông tin về tín hiệu gây nhiễu với nhau mà không bị nút nghe lén phát hiện).

(2.2)

với  SD | hSD |2 và  JD | hJD |2 là các độ lợi kênh truyền, N 0 là phương sai của nhiễu cộng tại D, cụ thể

N 0  var  n  . Hơn nữa, để tiện lợi cho việc phân tích, giả sử rằng phương sai của nhiễu cộng tại tất cả các
nút thu đều bằng N 0 .
Nếu nút D có thể loại bỏ được thành phần giao thoa

PJ hJD x J ra khỏi tín hiệu nhận được, thì tỷ số

tín hiệu trên nhiễu tại D được được rút gọn như sau:

  PS  SD / N 0 .

(2.3)


6
Trong luận văn này, giả sử kênh truyền giữa hai nút bất kỳ là kênh fading Rayleigh. Do đó, các độ lợi
kênh truyền

 XY với X , Y  Tn , E , Ri , j  (với n  0,1,,..., M  1, M  ,

i  1, 2,..., M  1 và

j  1, 2,..., K n  ) sẽ có phân phối mũ. Thật vậy, hàm phân phối tích luỹ (Cumulative Distribution Function
(CDF)) và hàm mật độ xác suất (Probability Density Function (PDF)) của biến ngẫu nhiên

 XY lần lượt


Mô hình BR-BJ là viết tắt của cụm từ Best Relay-Best Jammer, có nghĩa là chọn nút chuyển tiếp tốt
nhất và nút tạo nhiễu tốt nhất. Trong mô hình này, cặp nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu được chọn dựa vào
thông tin trạng thái kênh truyền tức thời (instantaneous channel state information (CSI)) của các liên kết. Để
thực hiện được phương pháp này, thông tin trạng thái kênh truyền tức thời được giả sử là sẵn có tại các nút.

T0

R1,1

R1,K12

T1

J1

E
Hı̀nh 2.3. Sự truyền dữ liệu ở chặng thứ nhất
Đầu tiên, ta xét sự chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất:


7
Xét sự chọn nút chuyển tiếp ở chặng đầu tiên (giữa nguồn và cụm nút thứ nhất) như trên hình vẽ 2.3.
Với sự sẵn có của thông tin trạng thái kênh truyền, nút chuyển tiếp tốt nhất được chọn theo phương pháp sau:





T1 :  T0T1  max  T0 R1,i ,
i 1,2,.., K1

  ,
R1, j E

(2.7)

là độ lợi kênh truyền giữa 2 nút R1, j và E.

Công thức (2.7) cho thấy rằng nút jammer tốt nhất phải là nút tạo được nhiễu lớn nhất lên nút nghe
lén E.
Sau khi đã chọn xong các nút T1 và J 1 , nút T0 truyền dữ liệu đến nút T1 . Cùng lúc đó, nút J 1 sẽ
phát một tín hiệu ngẫu nhiên để tạo nhiễu lên nút E. Như đã đề cập ở trên, bởi vì hai nút T1 và J1 gần nhau
nên nhiễu từ nút J 1 có thể được loại bỏ bởi nút T1 .
Xét cặp nút T0 và J1 (đây là hai nút đồng thời phát tín hiệu ở khe thời gian thứ nhất), để đảm bảo sự
công bằng khi so sánh với các mô hình không sử dụng nút tạo nhiễu, ta giả sử tổng công suất phát của hai nút
này là không đổi và bằng P. Ta phân bổ công suất phát cho hai nút này như sau: công suất phát của nút
nguồn T0 là

 P , trong khi công suất phát của nút tạo nhiễu J1 sẽ là 1    P , với   0    1 là hệ

số phân chia công suất dành cho việc truyền tín hiệu. Nếu hệ thống không sử dụng nút tạo nhiễu, toàn bộ
công suất sẽ dành cho việc truyền dữ liệu và trong trường hợp này thì

  1.

Từ các lập luận ở trên, tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu nhận được tại nút T1 (sau khi khử được
nhiễu gây ra bởi nút J1 ) có thể được tính như sau (tương tự như công thức (2.3))

1 

 P T0T1

1
1
log 2 1   1  
log 2 1   T0T1 ,
M
M






 T0 E
1
1
log 2 1  1  
log 2  1 
 1  1     J E
M
M

1

(2.10)


.




 .

 


(2.12)

Một cách tương tự, xét sự truyền dữ liệu ở chặng thứ n  n  2, 3,..., M  1 giữa nút phát Tn 1
thuộc cụm thứ n  1 giao tiếp với nút chuyển tiếp được chọn Tn thuộc cụm thứ n . Đầu tiên, nút Tn sẽ
được chọn tương tự như trong công thức (2.6):





Tn :  Tn 1Tn  max  Tn 1Rn ,i ,
i 1,2,.., K n

(2.13)





Sau khi chọn xong nút Tn , trong cụm thứ n còn lại K n  1 nút, cụ thể: Rn ,1 , Rn ,2 ,..., Rn , K \ Tn , và
n
nút tạo nhiễu tốt nhất, ký hiệu J n , sẽ được chọn như sau:


9


1   Tn 1Tn
1

 max 0, log 2 
 M

 Tn 1E
1


 1  1     J E


n




 .

 


(2.15)

Ta có lưu ý sau: nếu số lượng nút trong 1 cụm nào đó bằng 1, thì đó cũng chính là nút sẽ chuyển tiếp
dữ liệu đến chặng kế tiếp và sẽ không có sự chọn lựa nút tạo nhiễu.

TM1 JM1

RM , j E

,

(2.16)


10

CMbm  max  0, CMd  CMe 




1   TM 1TM
1
 max  0, log 2 
 M

 TM 1E
1


 1  1     J E


M





(xem lại công thức (2.13)):





Tn :  Tn 1Tn  max  Tn 1Rn ,i .
i 1,2,.., K n

(2.19)

Tuy nhiên, khác với mô hình BR-BJ, sau khi chọn xong nút Tn , một trong K n  1 nút còn lại sẽ được
chọn một cách ngẫu nhiên để tạo nhiễu đến nút nghe lén E.
Cuối cùng, ở chặng thứ M, nút tạo nhiễu cũng sẽ được chọn ngẫu nhiên từ K M  1 nút còn lại trong
cụm thứ M.
2.3.3 Mô hình RR-RJ (Random Relay-Random Jammer)
Mô hình RR-RJ (Random Relay-Random Jammer) đưa ra một giải pháp đơn giản hơn nữa, trong đó
cặp nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu Tn và J n của cụm nút thứ n đều được chọn lựa một cách ngẫu nhiên.
Trong thực tế, việc xác định thông tin kênh truyền tức thời các nút đòi hỏi nhiều năng lượng để thực hiện.


11

CHƯƠNG 3 - ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG BẢO MẬT
3.1 Định nghĩa xác suất dừng bảo mật (Secrecy Outage Probability)
Xác suất dừng bảo mật là xác suất mà dung lượng bảo mật nhỏ hơn một đại lượng dừng dương Cth ,

Cth  0 . Từ định nghĩa này, sử dụng công thức (2.18), ta đạt được xác suất dừng bảo mật cho mô hình
chuyển tiếp đa chặng như sau:

Bởi vì sự chuyển tiếp dữ liệu trên mỗi chặng là độc lập với nhau, vì thế ta có thể viết lại công thức
(3.1) dưới dạng sau:
M

OPSec  1   Pr  Cnbm  Cth 
n 1
M

(3.2)



 1   1  Pr  C

bm
n



 Cth  .

n 1

3.2 Mô hình RR-RJ (Random Relay-Random Jammer)
Trong mô hình này, bởi sự chọn lựa ngẫu nhiên nút chuyển tiếp Tn và nút tạo nhiễu

J n  n  1, 2,..., M  , nên ta có thể viết lại Pn dưới dạng sau:


Pn   FT


.

Trong công thức (3.5),

trong đó,

n 1Tn

  1 
 z  chính là hàm CDF của  Tn 1Tn . Sử dụng hàm CDF trong

 

  1 
 z  như sau:

n 1Tn
 


F T

 1
  1 

 z   1  exp  D,n
exp  D ,n z  ,

 

n




z z 1    
 Pr   Tn 1E  
 JnE 





(3.7)

 z 1     
zy  f J E  y  dy.
 
n 1E
n







  F T
0










là hằng số đặc trưng của biến ngẫu nhiên

(3.8)

 Tn1E , với ln1 là khoảng cách giữa cụm

thứ n  1 và nút nghe lén E.
Hơn nữa, hàm PDF

f J E  y  trong (3.7) có thể được đưa ra bởi sử dụng hàm PDF có trong công
n

thức (2.4):

f J E  y   E ,n exp  E ,n y  ,

(3.9)

n

trong đó,





 1  1 exp  2 z  .
z  1


13

Trong công thức trên, ta ký hiệu

1 

E ,n1
E ,n
và 2 
để đơn giản biểu thức cũng

E ,n 1 1    

như để dễ dàng sử dụng cho các tính toán về sau.
Đạo hàm (3.10) theo z, ta sẽ được hàm PDF của Z:

fZ  z  

1

exp  2 z   1 2 exp  2 z  .
2
z  1



  exp   D,n  2  z

  1

dz
2
0


z



 1 

1
 1  exp  D,n
.

      exp       z


1 2
D,n
2
dz 
 0
z  1



 



 1  1  D ,n  2  exp 1  D ,n  2  E1 1  D ,n  2  ,







12 exp   D ,n  2  z

với E1  x  

1

z  1

0





x





 



(3.14)

Sau khi đã tính được Pn , ta dễ dàng tìm được xác suất dừng bảo mật toàn trình bằng cách thay kết quả
đạt được vào trong (3.3):


14



 1    exp      
1 D ,n
1
D,n
2

 1   
n 1    E   
1
1
D , n  2 

M

Cuối cùng, xác suất dừng bảo mật của mô hình BR-RJ được tính chính xác như sau:
BR-RJ
OPSec
 1

 Kn
  1 
t 1 t

  1 CK n 1  t1D,n exp 1 2  tD,n  E1 1 2  tD,n  exp  tD ,n


  

n 1  t 1
 1

 1  1D ,M exp 1  D ,M  2  E1 1  D ,M  2   exp  D,M
.


 

M 1








BR-BJ
OPSec

 Kn Kn 1
 1
t  v 1
 1 CKt n CKv n 2  K n  1 exp  tD ,n

M 1  
 
 t 1 v 0

 1 
n 1   1

 t1D ,n exp  v  1 1  tD,n  2  E1  v  1 1  tD ,n  2 
  v  1



 

 Kn  2
 1 
v

v
   1 CKn 2  K n  1 exp  D,M  


3.5 Tính Pn trong trường hợp đặc biệt   1


15
Nếu

  1 có nghĩa là toàn bộ công suất phát P sẽ được dành để truyền dữ liệu (không có sự tạo

nhiễu nhân tạo). Trong trường hợp này, công thức (2.15) được viết lại dưới dạng sau:

Cnbm  max  0, Cnd  Cne 
 1
 1   Tn1Tn
 max  0, log 2 
 1   T E
 M
n 1




  .



(3.34)

Bây giờ, ta sử dụng công thức (3.34) để lần lượt tính các giá trị Pn và PM trong các mô hình đề xuất.
3.5.1 Mô hình RR-RJ
Khi

3.5.2 Mô hình BR-BJ và mô hình BR-RJ
Rõ ràng rằng, khi

  1 cả hai mô hình BR-BJ và BR-RJ sẽ có hiệu năng bảo mật giống nhau.

Cuối cùng, ta đạt được biểu thức xác suất dừng chung cho cả hai giao thức BR-BJ và BR-RJ như
sau:
M 1  K n
Tn1 , E
  1 
t 1

OPSec  1     1 CKt n
exp  tD,n

Tn 1 ,E  tD ,n
  

n 1 
 t 1

TM 1 , E
 1 


exp  D,M
.
D ,M   TM 1 ,E
 


E

 y E2 . Tương tự, khoảng cách

Trong tất cả các mô phỏng máy tính, hệ số suy hao đường truyền

 được cố định bởi 3 (   3 ).

giữa nút chuyển tiếp Tn 1 đến nút E như sau:
giữa nút tạo nhiễu J n đến nút E sẽ là:

ln 

ln1 

 n / M  xE 

Do đó, các tham số đặc trưng của các biến ngẫu nhiên sẽ là

2

 yE2 .

D ,n  dn3

và

E ,n  ln3 .

Trong các hình vẽ, kết quả mô phỏng được đánh dấu bằng các ký hiệu và bằng chữ MP.

phỏng này.
Biện luận kết quả: Nhìn vào hình vẽ 4.1, ta thấy các kết quả sau:
- Giá trị OPSec của cả các mô hình ban đầu giảm dần khi giá trị của P / N 0 tăng. Tuy nhiên, khi P / N 0
tăng đến một giá trị nào đó, giá trị của OPSec sẽ không giảm nữa mà sẽ hội tụ về một giá trị xác định, và giá
trị đó không phụ thuộc vào P / N 0 .
- Hai mô hình BR-BJ và BR-RJ đạt được hiệu năng bảo mật cao hơn (giá trị của OPSec thấp hơn) mô hình
RR-RJ. Nguyên nhân là bởi hai mô hình BR-BJ và BR-RJ sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp phân tập để nâng cao
dung lượng của sự truyền dữ liệu.


18
- Giá trị của OPSec giảm khi ngưỡng dừng Cth giảm.
- Các kết quả mô phỏng (MP) và lý thuyết (LT) trùng khớp nhau, điều này kiểm chứng cho các phân tích lý
thuyết trong Chương 3.

Hı̀nh 4.2: Xác suất dừng bảo mật OPSec là hàm của P / N 0 (dB)
Hình vẽ 4.2: Trong hình vẽ này, xác suất dừng bảo mật OPSec được vẽ như một hàm của tỷ số công suất tín
hiệu trên nhiễu P / N 0 (dB):
Các thông số: Số chặng giữa nguồn và đích bằng 3 ( M  3 ), số nút chứa trong mỗi cụm đều bằng 3
( K1  K 2  K 3  3 ), hệ số phân chia công suất bằng 0.9 ( 

 0.9 ), ngưỡng dừng bằng 0.5 ( Cth  0.5 ),

hoàng độ và tung độ của nút nghe lén đều bằng 0.5 ( xE  yE  0.5 ).
Biện luận kết quả: Nhìn vào hình vẽ 4.2, ta thấy các kết quả sau:
- Khác với hình vẽ 4.2, xác suất dừng bảo mật OPSec trong hình vẽ này giảm khi giá trị của P / N 0 tăng.
Nguyên nhân là vì trong mô phỏng 4.2, kỹ thuật tạo nhiễu nhân tạo lên nút nghe lén E được sử dụng.
- Mô hình BR-BJ đạt được giá trị OPSec thấp nhất, trong khi mô hình RR-RJ có giá trị OPSec cao nhất. Ta
có thể giải thích điều này như sau: mô hình BR-BJ đạt hiệu năng tốt nhất là vì mô hình này kết hợp cả hai kỹ
thuật chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất và chọn lựa nút tạo nhiễu tốt nhất.


 4 ),

 0.9 ), ngưỡng dừng bằng 0.5 ( Cth  1 ), hoàng độ và tung độ của

nút nghe lén đều bằng 0.5 ( xE  yE  0.5 ).
Biện luận kết quả: Nhìn vào hình vẽ 4.4, ta thấy các kết quả sau:
- Xác suất dừng bảo mật OPSec của hai mô hình BR-BJ và BR-RJ giảm khi số lượng nút tại mỗi cụm tăng
lên.
- Xác suất dừng bảo mật OPSec của mô hình RR-RJ không phụ thuộc vào số lượng nút tại mỗi cụm (với
điều kiện M phải lớn hơn hoặc bằng 2).
- Khi số nút tại mỗi cụm bằng 2 ( K =2 ), hiệu năng của hai mô hình BR-BJ và BR-RJ là tương đương.


21

Hı̀nh 4.5: Xác suất dừng bảo mật OPSec là hàm số của hệ số phân chia công suất



Hình vẽ 4.5: Trong hình vẽ này, xác suất dừng bảo mật OPSec được vẽ như một hàm của hệ số phân chia
công suất

.

Các thông số: Tỷ số công suất phát trên nhiễu bằng 0 dB ( P / N 0  0dB ), số chặng bằng 2 ( M

 2 ), số

nút trong mỗi cụm đều bằng 4 ( K1  K 2  4 ), ngưỡng dừng bằng 0.25 ( Cth  0.25 ), hoàng độ và tung độ

Biện luận kết quả: Nhìn vào hình vẽ 4.6, ta thấy các kết quả sau:
- Giá trị của OPSec trong tất cả các giao thức đều giảm khi giá trị yE tăng. Đó là bởi vì khi yE tăng, nút
nghe lén E sẽ cách xa các nút trên tuyến giữa nguồn và đích, vì vậy khả năng nghe lén của nút E sẽ suy giảm.
- Khi nút E gần các nút truyền dữ liệu ( yE nhỏ), mô hình BR-BJ vẫn đạt hiệu quả bảo mật cao hơn nhiều khi
so sánh với hai mô hình còn lại.


23

CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN
5.1 Kết luận
Trong luận văn này, học viên nghiên cứu về vấn đề bảo mật lớp vật lý trong môi trường truyền thông
vô tuyến chuyển tiếp đa chặng. Hơn thế nữa, luận văn khảo sát những mô hình mạng tự tổ chức (như mạng
Ad-hoc, mạng cảm biến, v.v.) mà ở đó các nút mạng tự tập hợp thành những cụm (cluster) để truyền thông
với nhau.
Để nâng cao hiệu quả bảo mật, các giải pháp truyền thông phân tập đã được đề xuất. Cụ thể, luận
văn đưa ra 03 giao thức chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu nhân tạo. Hơn thế nữa, hiệu năng bảo mật
của cả 03 mô hình đều được đánh giá bằng mô phỏng và lý thuyết, thông qua thông số xác suất dừng bảo
mật.
5.2 Các kết quả đạt được
Học viên đã tìm hiểu nguyên lý hoạt động của phương pháp bảo mật lớp vật lý, từ đó đưa ra các giải
pháp nhằm nâng cao hiệu quả bảo mật cho hệ thống truyền thông chuyển tiếp không dây.
Học viên đã tìm hiểu các phương pháp chuyển tiếp phân tập để nâng cao độ tin cậy cho việc truyền
dữ liệu giữa các thiết bị.
Học viên đã tìm hiểu các phương pháp tạo nhiễu nhân tạo để nâng cao hiệu quả bảo mật cho các mô
hình khảo sát.
Học viên đề xuất các mô hình chọn lựa nút chuyển tiếp để nâng cao hiệu năng bảo mật của mô hình
chuyển tiếp dạng cụm. Cụ thể, dung lượng bảo mật của các mô hình đề xuất sẽ được nâng cao thông qua hai
phương pháp: 1) Chọn lựa các nút chuyển tiếp tốt để tăng cường dung lượng cho kênh dữ liệu, 2) Chọn lựa
các nút tạo nhiễu nhân tạo tốt để làm giảm dung lượng của kênh nghe lén.