Thông tin về luận án tiến sĩ trước bảo vệ cấp Học viện của NCS. Phạm Long Âu

TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Tên đề tài luận án tiến sĩ: Mã mạng trên một số cấu trúc đại số

Chuyên ngành:           Kỹ thuật điện tử

Mã số:                       9.52.02.03

Họ và tên NCS:          Phạm Long Âu

Người hướng dẫn khoa học:

1.   TS. Ngô Đức Thiện

2.  TS. Nguyễn Lê Cường

Cơ sở đào tạo: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:

Với các lợi ích của kỹ thuật mã mạng nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống truyền tin và với một số phương pháp mã mạng khác nhau mà các nhà nghiên cứu đi trước đã thực hiện, nghiên cứu sinh lựa chọn nghiên cứu về lĩnh vực kỹ thuật mã mạng và đề xuất ý tưởng xây dựng kỹ thuật mã mạng bằng phương pháp mới, dựa trên một số cấu trúc đại số. Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, nghiên cứu sinh đã đề xuất các phương thức mã mạng trên một số cấu trúc đại số thông dụng như: các phép toán trên vành số, các nhóm cộng trên đường cong elliptic, vành đa thức, trường đa thức và các nhóm nhân trên trường GF… Ngoài ra, với lợi ích giảm phiên liên lạc của mã mạng có thể kết hợp với một số hệ mã công khai (mật mã khóa bất đối xứng). Trong nội dung luận án, nghiên cứu sinh đề xuất thêm giải pháp sử dụng hai hệ mật khóa công khai Omura-Massey và ElGamal kết hợp với phương pháp mã mạng mà nghiên cứu sinh đã đề xuất để có được một mô hình mã mạng an toàn (có bảo mật). Những đóng góp mới của quá trình nghiên cứu thể hiện trong luận án như sau:

1. Nghiên cứu sinh đã tập trung nghiên cứu đề xuất xây dựng một số phương pháp mã mạng trên một số cấu trúc đại số mới như: (1) mã mạng xây dựng trong vành số, trường số, trong đó có phép cộng, phép nhân và kết hợp phép cộng và phép nhân; (2) mã mạng xây dựng trên trường đa thức, vành đa thức, trong đó có phép cộng, phép nhân và kết hợp phép cộng và phép nhân; (3) mã mạng xây dựng trên đường cong Elliptic. Cụ thể là:

• Phương pháp mã mạng dựa trên phép cộng của các vành số;
• Phương pháp mã mạng dựa trên phép nhân của vành số;
• Phương pháp mã mạng Affine trên vành số;
• Phương pháp mã mạng trên vành đa thức;
• Phương pháp mã mạng bằng phép nhân trên trường đa thức;
• Phương pháp mã mạng Affine trên trường đa thức;
• Phương pháp mã mạng dựa trên đường cong elliptic;
• Phương pháp mã mạng dựa trên nhóm cộng Zp;
• Phương pháp mã mạng dựa trên GF(p).

Các nghiên cứu, đề xuất này mang tính mới, khác so với các phương pháp mã mạng của các nhà khoa học đã nghiên cứu trước đây, nhưng vẫn đảm bảo được các tiêu chí về giảm phiên truyền, tăng thông lượng theo yêu cầu của kỹ thuật mã mạng.

2. Nghiên cứu sinh cũng đã tập trung nghiên cứu lý thuyết về hai hệ mật khóa công khai Omura-Massey và ElGamal để từ đó đề xuất xây dựng phương pháp “Mã mạng an toàn dựa trên hai hệ mật Omura-Masey và Elgamal trên vành số” nhằm kết hợp ưu điểm của việc giảm phiên truyền dẫn (của mã mạng) với các hệ mật mã công khai, để tạo ra một mã mạng an toàn. Các bước của mô hình này tóm tắt như sau: Bước 1: xác thực bảo mật dùng hệ mật ElGamal; Bước 2: giải mã và xác thực, kết hợp (che giấu) bản tin bằng mặt nạ cộng hoặc nhân; Bước 3: phát quảng bá bằng hệ mật O-M.

Ưu điểm của mô hình đề xuất đó là: (1) Sử dụng được ưu điểm của mã mạng là giảm số phiên truyền dẫn giữa các nút truyền trên mạng (tăng thông lượng), tăng độ ổn định của việc truyền tin; (2) thông tin truyền trong mạng được bảo mật an toàn nhờ các hệ mật khóa công khai. Độ an toàn của các hệ mật khóa công khai dựa trên bài toán logarit rời rạc, đã được chứng minh là bài toán an toàn với trường hợp số nguyên tố lớn.

CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN HOẶC NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU:

Hiện nay, kỹ thuật mã mạng vẫn là một kỹ thuật mới, một lĩnh vực khó trên thế giới. Các nhà nghiên cứu vẫn chưa đưa ra được nhiều phương thức mã hóa mang lại hiệu quả cao. Đặc biệt, các đơn vị nghiên cứu chưa xây dựng được hệ thống mô phỏng kiểm tra – “Simulation testbed” của toàn bộ hệ thống viễn thông để có thể nhanh chóng thử nghiệm một kết quả lý thuyết bằng mô phỏng thực nghiệm. Hơn nữa, khi hướng đến phát triển công nghệ thực tiễn trong lĩnh vực này ta chưa có các thiết bị cho phép kiểm nghiệm thực tế các kết quả nghiên cứu của kỹ thuật mã mạng.

Từ những nội dung trên, trong thời gian tới nghiên cứu sinh định hướng sẽ tiếp tục nghiên cứu, phân tích sâu hơn để có thể đánh giá đầy đủ tính hiệu quả các phương thức, thuật toán mã mạng mà nghiên cứu sinh đã đề xuất. Đặc biệt là việc viết các chương trình cho các thuật toán đã đề xuất và xây dựng hệ thống kiểm thử thông qua mô phỏng bằng các phần mềm rồi tiến tới mô phỏng trong thực tế để có thể đưa các phương thức mã mạng vào trong thực tế nhằm nâng cao hiệu quả  truyền tin.

Ngoài ra, với những kiến thức mà nghiên cứu sinh đã có được trong quá trình thực hiện luận án này, nghiên cứu sinh sẽ tiếp tục nghiên cứu và hợp tác với các đồng nghiệp đang nghiên cứu trong lĩnh vực mã mạng để có thể đưa ra được nhiều phương thức, thuật toán mã mạng mới hiệu quả hơn và đưa vào ứng dụng trong thực tế.

Xác nhận của đại diện tập thể Người hướng dẫn khoa học

TS. Ngô Đức Thiện

Nghiên cứu sinh

Phạm Long Âu

INFORMATION OF THE DOCTORAL THESIS

Thesis title: “Network Coding based on some algebraic structures”

Speciality: Electronic Engineering

Code: 9.52.02.03

PhD. Candidate: Pham Long Au

Scientific supervisors:

1. PhD. Ngo Duc Thien
2. PhD. Nguyen Le Cuong

Training institution: Posts and Telecommunications Institute of Technology

NEW FINDINGS OF THE THESIS

With the benefits of network coding techniques to improve the efficiency of the communication system and with a number of different network coding methods that previous researchers have implemented, the PhD student chooses to study in the field of network coding techniques and propose ideas to build network coding techniques by new methods, based on some algebraic structures. After research, the PhD student has proposed network coding methods on some common algebraic structures such as: operations on number rings, additive groups on elliptic curves, polynomial rings, polynomial field and multiplicative groups on the GF field… In addition, with the benefit of reduced communication sessions, the network cipher can be combined with some public cryptography (asymmetric key cryptography). In the content of the thesis, the PhD student proposes more solutions using two public key cryptosystems Omura-Massey and ElGamal in combination with the network encryption method proposed by the PhD student to obtain a secure network encryption model (with security). The new contributions of the research process shown in the thesis are as follows:

1. The PhD student has focused on researching and proposing to build some network coding methods on some new algebraic structures such as: (1) network coding built in number ring, number field, including addition, multiplication and combination of addition and multiplication; (2) network coding built on polynomial field, polynomial ring, including addition, multiplication and combination of addition and multiplication; (3) network coding built on Elliptic curve. Detail:

• Network coding method is based on the addition of number ring;
• Network coding method based on multiplication of number ring;
• Affine network coding method on number ring;
• Network coding method on polynomial ring;
• The network coding method by multiplying on the polynomial field;
• Affine network coding method on polynomial field;
• Network coding method based on elliptic curve;
• Network coding method based on Zp plus group;
• Network coding method based on GF(p).

These studies and proposals are new, different from the network coding methods previously studied by scientists, but still ensure the criteria of reducing transmission sessions and increasing throughput as required by the network coding techniques.

2. The PhD student also focused on theoretical research on two public-key cryptosystems Omura-Massey and ElGamal, thereby proposing to build a method “Secure network cipher based on two ciphers Omura-Masey and Elgamal on number ring” to combine the advantages of reduced session transmission (of the network coding) with public ciphers, to create a secure network coding. The steps of this model are summarized as follows: Step 1: secure authentication using the ElGamal cryptosystem; Step 2: decrypt and authenticate, combine (hide) the message by adding or multiplying mask; Step 3: broadcast using O-M

The advantages of the proposed model are: (1) The advantage of the network coding is to reduce the number of transmission sessions between the transmitting nodes on the network  (increasing throughput), increasing the stability of the communication; (2) The information transmitted in the network is kept safe by public key cryptosystems. The security of public-key cryptosystems is based on the discrete logarithm problem, which has been shown to be secure in the case of large primes.

APPLICATIONS, PRACTICAL APPLICABILITY AND MATTES NEED FURTHER STUDIES

Currently, network coding techniques is still a new technique, a difficult  field in the world. Researchers have yet to come up with many highly efficient encryption methods. In particular, research units have not built a test simulation system of the entire telecommunications system to be able to quickly test a theoretical result by experimental simulation. Moreover, when aiming to develop practical technology in this field, we do not have the equipment that allows to practically test the research results of network coding techniques.

From the above content, in the coming time, the oriented PhD student will continue to research and analyze more deeply to be able to fully evaluate the effectiveness of the network encryption methods and algorithms proposed by the PhD student. Especially, writing programs for the proposed algorithms and  building a test system through simulation by software and then moving to simulation in reality to be able to put network coding methods into reality to improve communication efficiency.

In addition, with the knowledge that the PhD student has acquired during the implementation of this thesis, the PhD student will continue to research and cooperate with colleagues who are researching in the field of network coding to be able to bring many new methods, network cipher algorithms are more effective and put into practice.

Confirmation of representative Scientific supervisor

PhD. Ngo Duc Thien

PhD. Candidate

Pham Long Au

Luận án tiến sĩ

Tóm tắt Luận án tiến sĩ

Trang Thông tin Luận án tiếng việt 

Trang Thông tin Luận án Tiếng Anh