第３０卷第２期２０１０年２月
计算机应用
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｖ０１．３０Ｎｏ．２
Ｆｅｂ．２０１０
文章编号：１００１—９０８１（２０１０）０２—０４９９—０７
安全网络编码综述
曹张华，唐元生
（扬州大学数学科学学院。江苏扬州２２５００２）
（Ｃａｏｚｈａｎｇｈｕａ＠ｇａｍｄ．ｅｏｍ）
摘要：对安全网络编码的研究和发展作了综述，在介绍网络编码核心思想的基础上。详细阐述了通信网络中各种常见的攻击，并给出了对抗这些攻击所构建的安全网络编码协议．着重展示了结舍网络编码的自身特点而设计的对抗各种攻击的方案；进而对安全网络编码与网络容量及网络开销之间的关系作了简要介绍；最后对安全网络编码理论的发展趋势和应用前景作了分析和展望。结合网络编码的自身特征，设计消耗资源少，对信道容量利用率高的安全网络编码将是一个发展趋势。
关键词：信息安全；网络编码；组播网络；窃听攻击；主动攻击
中图分类号：７ｒＮ９１９．３；ＴＮ９１５．０８文献标志码：Ａ
Ｓｕｒｖｅｙｏｎｓｅｃｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｄｉｎｇ
ＣＡＯＺｈａｎｇ－ｈｕａ，ＴＡＮＧＹｕａｎ—ｓｈｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＳｃｉｅｒｔｃｅ。ＹａｎｇｚｈｏｔｔＵａｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚ，ｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２５００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｉｎ８ｅｃｕｌ＇ｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓＷＢ．９ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｍａｉｎｉｄｅａｏｆｎｅｔｗｏｒｋｃｏｄｉｎｇｗａｇ
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ａｎｉｍｐｏｎａＩｌｔｔｅｎｄｅｎｃｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｃｕｒｉｔｙ；ｎｅｔｗｏｒｋｃｏｄｉｎｇ；ｍｕｈｉｃａｓｔｎｅｔｗｏｒｋ；ｗｉｒｅｔａｐ；ａｃｔｉｖｅａｔｔａｃｋ
０引言
在现有的通信网络中，网络的中继节点只是将接收到的消息数据存储并转发，而不对数据作其他处理。但是。Ａｈｌｓｗｅｄｅ等人…的网络编码理论打破了这种禁铟，网络编码的核心思想是允许网络的中继节点对接收到的消息数据进行编码。而且，Ｌｉ等人¨１证明了利用线性网络编码就叮使得组播网络中的信息传输达到最大流最小割这一理论上界。目前，主要研究的是小加冗余的线性网络编码，即网络的中继节点只对接收到的消息向鼍进行线性组合，形成新的消息向量。网络编码从根本上改变ｒ网络的数据传输方式，使得路由传输成为其一个特例。下面给出一个例子来阐明网络编码的基本思想。
例１在如图Ｉ所示的通信网络Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）中，ｓ是信源，ｔ。，ｌ：为信｝音，其他节点是中继节点，信道容量为单位容虽，信源ｓ要将消息ｏ，ｂ发送到信宿ｔ．，ｔ２。用网络编码的方法进行数据传输时，节点ｔｌｊ能将接收到的信源向量ａ，６编码为口＋ｂ再发送出去，其他信道传输的数据如图１所示。显然这样信宿‘Ｉ，ｌ，能够同时恢复出消息Ⅱ，ｂｏ若采用路由传输方式，这里将ｔ．，ｔ：接收到的消息数据分别用Ｅ，占：表示，由于信道（Ｗ，“）只能传输消息Ｕ或６，则有ｌＢｌｎＢ２Ｉ≤ｌ。另一方面ＩＢＩＩ＋
Ｂ２｝＝ｌ丑１ｕＢ２ｌ＋Ｉ口ｌｎＢ２
ｌ，从而１Ｂｌｌ“Ｂ２Ｉ≤３，所以采用路由传输方式，信宿ｔ，，ｔ２不能同时恢复出消息数据。，ｂ。
图１线性网络编码
网络编码是在解决提高组播网络信息传输效率这一问题时提出的。不但有着莺大的理论价值，同时也有巨大的应用潜力。对于无线网络，网络编码能够解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的｜’日ｊ题。网络编码提高了网络的吞吐量，减少数据包的传播次数，降低ｒ能耗；用实用随机网络编码传输信息时，即使网络中的某些节点失效，一些链路链接失败，信宿仍能够恢复出信源发送的消息数据。可见嘲络编毒马增强了网络的容错性、抗毁性和稳定性，且减少了能耗，这对ＡｄＨｏｃ网络和Ｍｅｓｈ网络意义尤为重大１３】。Ｐ２Ｐ内容分发协议是一个在互联网上得到广泛应用的协议，且一直是Ｐ２Ｐ系统的一个研究热点。微软公司开发出了基于网络编码的Ｐ２Ｐ文件共
收稿日期：２００９一吣一１９：修回日期：２００９一１１—１６。
基金项目：困家自然科学基会资助项目（６０４７３０１８）；国家８６３计划项目（２００７ＡＡ０１２２０７）；教育部科学技术研究重点项目（２０８０４５）；江苏省自然科学基金资助项目（ＢＫ２００８２０８）；东南大学国家移动通信霞点实验室开放基金资助项目（ｗ２００８１９）。
作者简介：曾张华（１９８２一），男，江苏南通人。博士研究幸，主要研究方向：网络编码、信息安全；唐元生（１９６５一），男，湖南祁东人，教授，博士生导师，主要研究方向：纠错码与译码算法、ＬＤＰｃ码、密钥共享、网络编码、信息安全。
万方数据