基于安全网络编码的P2P数据分发关键技术研究

The persistent increasement of P2P traffic sets high demands on the security and efficiency of the future networking and communication systems. Therefore, designing secure and efficient data distribution methods with novel P2P techniques to provide confidentiality and integrity has already been one of the most important research areas currently. Network coding has been proved that it can optimize the throughput of the data transmission. However, how to employ secure network coding theory and technology to design efficient P2P data distribution system still remains many valuable problems to be solved. To defend against different attacks, our proposal attends to design secure network coding scheme for different security requirements and build up an anti-eavesdrop, anti-tamper and efficient P2P data delivery distribution system. Our design will investigate a series of key problems such as the distributed algorithm for coding subgraph selection, homomorphic hash function, on-the-fly error detection, efficient data delivery and so on. Moreover, we also attend to construct a simulation platform for the P2P data distribution system using secure network coding for validation purpose. Our research tries to integrate the secure network coding and P2P data delivery, which will fully exploit the advantage of both network coding and P2P computing to provide better system security, scalability and robustness. Expected achievements obtained in this research will enrich the secure network coding theory and is of great significance for the application of network coding in P2P data distribution system.

P2P流量的持续快速增长对未来通信系统的安全性和高效性提出了新的要求。如何设计提供数据机密性和完整性的高效数据传输新型算法，已成为未来P2P发展的一项重要研究课题。网络编码技术已被证明可优化数据传输吞吐率，但如何将其应用于设计安全高效的P2P数据分发系统，很多关键问题尚待解决。本课题拟针对不同的攻击模型，通过对编码子图的分布式选择、同态哈希函数、实时差错检测、高效的数据分发策略等关键问题进行研究，设计满足不同安全需求的网络编码方案，建立防窃听、防污染且编码效率高的P2P数据分发系统模型，并在基于网络编码的P2P实验平台上进行验证。本课题将安全网络编码与P2P数据分发技术相结合，旨在提供良好的系统扩展性、健壮性的同时保证P2P数据分发的安全性，从而进一步发挥网络编码的优势。因此，本课题研究成果不仅将丰富网络编码的理论基础，而且对网络编码在P2P数据分发系统中的实际应用具有重要意义。

P2P 流量的持续快速增长对未来通信系统的安全性和高效性提出了新的要求。如何设计提供数据机密性和完整性的高效数据传输新型算法，已成为未来P2P 发展的一项重要研究课题。网络编码技术已被证明可优化数据传输吞吐率，但如何将其应用于设计安全高效的P2P数据分发系统，很多关键问题尚待解决。. 本课题不但将网络编码与P2P 数据分发技术相结合，而且将之与下一代网络如：车联网、安全云计算和信息中心网络等相结合开展了研究，针对基于网络编码的安全、高效数据传输问题，取得了如下三方面的研究成果：. 1、基于网络编码的安全数据传输。首先，针对恶意篡改数据包的主动攻击模型，利用网络编码向量空间的特性，提出了基于短零向量的实时差错检测策略，具有较低的通信开销和复杂度。其次，针对被动攻击和弱安全要求，面向单源多播的多媒体数据传输，设计了安全高效的网络编码方案。第三，针对被动攻击和弱安全要求，提出了面向整数速率多播传输的安全网络编码方案。第四，针对被动攻击和信息论安全要求，提出了多个多播情况下满足ITS要求的最优流选择策略和线性网络编码设计方案。 . 2、基于网络编码的高效数据传输。首先，针对基于网络编码的分布式存储网络，研究了存储结点失效情况下的修复时间最小化问题。其次，针对Adhoc网络、移动终端、传感器网络中的高效数据传输，也提出了相应的算法以提高传输带宽、减小传输时间，并设计了相应的系统对方案进行了验证。 . 3、基于网络编码的下一代网络。首先，针对信息中心网络(Information-Centric Networks)，首次将网络编码缓存优化布置问题与路由选择问题进行联合优化研究。此外，对于云计算中的安全运算进行了研究，包括云计算的可查询加密、外包加密以及基于属性的加密外包策略等。. 本项目在国内外重要学术期刊和会议上共发表（含录用）26篇学术论文，受理或授权专利18项，获软件著作权10项，其中，SCI二三四区论文3篇，CCF C类会议论文5篇，SCI/EI收录论文19篇。在人才培养方面，培养研究生19名。