论文部分内容阅读
在现今的互联网世界中,通信质量(Quality of Service,QoS)和安全是两个存在争议的网络服务,它们在整个网络中都是至关重要的。无线网络的开放性使得恶意窃听者可以轻易地通过某种技术监听通信双方,其中安全机制的重要性体现在:1.安全机制被用来提供身份认证;2.保护信息和确保收到的信息未被篡改。由于无线网络的易攻击性,如果想要安全准确地进行通信就必须加强安全性,最好的办法就是加强加密水平(强度)。但这必然会占用网络有限的资源,导致网路延迟增加、吞吐量减少等降低通信质量的问题出现,进而加重网络通信的负担。此外,不同的加密算法、不同的密钥长度都会使得加密效果和所需的资源产生差异,因此在建模时需要将这些因素都考虑进去。通信质量则为指定的网络通信提供更好的服务能力,其中更好的服务能力是指:1.速度。需要依靠无线网络来交换信息的通信双方一般都有距离间隔,因此使用无线网络主要是为了能够克服距离问题来快速地传递信息;2.准确。通信一方发送的信息经过复制和转发处理后需要在内容上不发生改变的交给目的方。而通信质量想做到准确安全必须使用安全机制,因此安全性和通信质量并不相互独立,不能只单独地去考虑某一方。安全机制的选择影响着通信质量,反之也是如此。由此可见,通信质量和安全都存在资源管理的问题,在有限的资源中有着相互冲突的一面。通信质量要求安全机制保证适当的服务分配和花销,但是选择不合适的安全机制又会降低系统整体性能。例如,过度追求安全选择很长的密钥长度和过于复杂的加密算法会使得有效吞吐量变小、时延增大;而过度追求通信质量轻视安全性,则会导致信息面临窃听、丢失和篡改的风险。目前,大量的实时、大数据、差异化应用和服务已经出现,这些应用对通信质量和安全都提出了很高的要求,很多潜在的威胁将大幅增加。因此,联合考虑通信质量和安全是一个重要的研究问题。但是,通信质量和安全存在相互冲突的一面,因此很难进行建模,现有的研究工作都是将它们分离或者通过某个具体的点采用博弈论的方法进行优化。本文将从资源分配的角度去考虑通信质量和安全的优化问题,将资源分为空间(带宽)和时间(时延)两个维度,考虑不同应用对于通信质量和安全的不同需求,将通信质量和安全所需要的资源共同建模然后进行联合优化,使其成为一个一般化的方法,不再局限于某个特定的实例。动态选择发包长度使得通信质量与安全的联合利益达到最优,从而可以使无线通信网络中有限资源的利用率大大提高,最终达到利益最大化。