Tên đề tài luận án:Đánh giá hiệu năng bảo mật tầng vật lý trong mạng NOMA

1. Họ và tên nghiên cứu sinh: Phạm Hữu Tùng                          2. Giới tính: Nam

3. Ngày sinh: 08/9/1980                                                  4.Nơi sinh: Hải Dương

5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh số 841/QĐ-CTSV, ngày 04 tháng 09 năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội.

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo:

Quyết định số 344/QĐ-ĐT ngày 09/06/2020 về việc thay đổi tên đề tài luận án tiến sĩ và bổ sung thêm cán bộ hướng dẫn phụ: TS. Trần Hùng, Trường ĐH Malarden,Thụy Điển.

7. Tên đề tài luận án:Đánh giá hiệu năng bảo mật tầng vật lý trong mạng NOMA

8. Ngành: Mạng máy tính và truyền thông dữ liệu                                             9. Mã số:9480102

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đình Việt; TS Trần Hùng

Thông tin luận án Tiến sĩ của NCS Phạm Hữu Tùng (tiếng Anh) 

11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án:

Mục tiêu nghiên cứu:

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu, đánh giá và đề xuất giải pháp nhằm nângcao khả năng bảo mật tại tầng vật lý trong mạng NOMA có sử dụng các kỹ thuậttruyền thông tiên tiến như truyền thông cộng tác, vô tuyến nhận thức, gây nhiễu cộng tác.

Đối tượng nghiên cứu:

Các kênh truyền Rayleigh fading và α–μ fading.Cơ sở lý thuyết bảo mật thông tin tầng vật lý và các kỹ thuật đảm bảo an toàn thông tin tầng vật lý trong mạng không dây.Các phép đo, phương pháp phân tích, đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống.Mạng đa truy cập không trực giao NOMA, mạng NOMA nhận thức dạng nền.

Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết; Phương pháp phân tích toán học: Mô tả bằng toán học các mô hình mạng NOMA được đề xuất trong luận án, xây dựng các biểu thức toán học nhằm phân tích, đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống thông qua các phép đo là xác suất dừng bảo mật, xác suất nghe lén thành công. Dựa trên các mô hình đã đề xuất, sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng theo phương pháp MonteCarlo nhằm kiểm chứng các kết quả phân tích lý thuyết.

Những đóng góp chính của luận án được tóm tắt như sau:

• Một là đã đề xuất và đánh giá chiến lược bảo mật thông tin cho mạng NOMA cộng tác trên kênh truyền α-μ fading bị thiết bị gây nhiễu và nghe lén hợp tác tấn công thông qua phép đo xác suất dừng bảo mật trong kịch bản hệ thống có chiến lược đối phó chủ động và không có chiến lược đối phó chủ động. Các kết quả mô phỏng đã chỉ ra rằng hiệu năng bảo mật của hệ thống được cải thiện đáng kể trong kịch bản có chiến lược đối phó chủđộng.
• Hai là đã đề xuất và đánh giá hiệu năng bảo mật của mô hình mạng NOMA có chiến lược nghe lén chủ động dựa trên các biểu thức dạng đóng của độ phép xác suất nghe lén hợp pháp thành công, xây dựng một chính sách điều chỉnh công suất truyền tin trong kịch bản trạng thái kênh truyền xác định và không xác định vừa đảm bảo hiệu suất nghe lén vừa thỏa mãn ràng buộc về xác suất dừng hoạt động của hệ thống truyền tin bất hợp pháp. Các kết quả phân tích lý thuyết và mô phỏng chỉ ra rằng hiệu năng bảo mật của hệ thống tăng đáng kể khi số lượng ăng-ten của thiết bị chuyển tiếp tăng lên.
• Ba là đã đề xuất và đánh giá khả năng bảo mật thông tin mô hình mạng SISO NOMA với các kịch bản khác nhau về thiết bị nghe lén Eve. Hiệu năng bảo mật được phân tích, đánh giá thông qua phép đo xác suất dừng bảo mật của từng người dùng, của toàn bộ hệ thống với kịch bản Eve sử dụng các kỹ thuật SIC, PIC để xử lý tín hiệu thu được, kịch bản Eve được trang bị một và nhiều ăng-ten. Các kết quả phân tích lý thuyết và mô phỏng đã chỉ ra rằng hiệu năng bảo mật của hệ thống trong trường hợp Eve sử dụng PIC kém hơn so với trường hợp Eve sử dụng kỹ thuật SIC. Hơn nữa, hệ thống sẽ bảo mật hơn khi Eve chỉ được trang bị một ăng-ten so với trường hợp thiết bị nghe lén được trang bị nhiều ăng-ten.
• Bốn là đã khảo sát, đánh giá được mối quan hệ giữa khả năng bảo mật thông tin và độ tin cậy của mô hình mạng NOMA nhận thức dạng nền dưới ràng buộc mức can nhiễu của mạng sơ cấp và công suất phát tối đa của mạng thứ cấp. Các kết quả đã chỉ ra rằng giữa bảo mật và độ tin cậy có mối quan hệ tỷ lệ nghịch. Đồng thời đưa ra chính sách điều chỉnh công suất của mạng thứ cấp để vừa đảm bảo an toàn thông tin của mạng thứ cấp vừa đảm bảo hiệu suất hoạt động của mạng sơ cấp. Hiệu năng của hệ thống được đánh giá dựa trên các biểu thức dạng đóng của các phép đo xác suất dừng bảo mật và xác suất bị nghe lén.

12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn:

Các kết quả nghiên cứu của luận án là nguồn tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu quan tâm đến lĩnh vực đánh giá hiệu năng bảo mật tầng vật lý trong mạng NOMA. Ngoài ra, các kết quả của luận án có thể sử dụng để đánh giá hiệu năng bảo mật của các hệ thống tương tự trong thực tế góp phần giúp các nhà quản lý có định hướng, giải pháp trong việc đề xuất phương án thiết kế mạng NOMA đảm bảo tính an toàn, bảo mật.

13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo:

Tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực bảo mật lớp vật lý trong mạng NOMA trên các mô hình kênh fading có phân bố khác nhau, đề xuất các giải pháp nâng cao bảo mật tầng vật lý trong mạng NOMA tích hợp với các công nghệ quan trọng trong mạng thế hệ thứ 5G,6G như Massive MIMO, mmWave,…

14. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án:

[1] “Secrecy Performance Analysis of Cooperative NOMA Networks With ActiveProtection under α – μ Fading”, 2019 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), Hanoi, Vietnam, 2019, pp. 215-22.

[2] “Secrecy Outage Probability and Fairness of Packet Transmission Time in a NOMA System”,  IEEE Access, vol. 8, pp.79637-79649, 2020.

[3] “Performance Analysis of an Energy-Harvesting IoT System Using a UAV Friendly Jammer and NOMA Under Cooperative Attack,” in IEEE Access, vol. 8, pp. 221986-222000, 2020.

[4] “Proactive Eavesdropping via Jamming inNOMANetwork”, IEEE Access, vol. 9, pp.168121-168133, 2021.

[5] “Security and Reliability Performance Analysis of CognitiveNOMA Network Under Outage Constraint of Multiple Primary Users”, 12th International Symposium on Information and Communication Technology (SoICT 2023), Ho Chi Minh City, Vietnam, 2023.

[6] “Secure Conversation: A View From Physical Layer”, The 12th International Conference on Computational Data and Social Networks, Hanoi, Vietnam, 2023.

[7] “Packet Timeout Probability of CRN under Security Constraints of Multiple Primary Users”, 12th International Symposium on Information and Communication Technology (SoICT 2023), Ho Chi Minh City, Vietnam, 2023.