Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế và Triển khai Kỹ thuật Giấu Thông tin Tiết kiệm Diện tích và Năng lượng Định hình lại cho Thông tin Y tế trong Mã hóa Kênh MIMO-OFDM
Tóm tắt
Nói chung, bảo mật thông tin là một vấn đề quan trọng khi chuyển giao dữ liệu trong lĩnh vực y tế. Tấn công dữ liệu y tế đang là một xu hướng tiếp thị mà nhiều hacker theo đuổi trên thị trường đen. Để giải quyết những vấn đề như vậy, các giải pháp bảo mật dựa trên đám mây đang được phát triển từng ngày. Độ phức tạp trong thiết kế là một vấn đề lớn trong tất cả các phương pháp thông thường, ngay cả trong các cơ sở công nghệ khác nhau về các vấn đề liên quan đến bảo mật trong lĩnh vực y tế. Bài báo này kết hợp mật mã đường cong elip (ECC) và mã hóa blockchain để phát triển một kỹ thuật giấu thông tin hiệu quả cho việc ẩn dữ liệu trong kênh đa đầu vào đa đầu ra - phân chia tần số đa lệnh (MIMO-OFDM). Phương pháp mã hóa lai này được gọi là Kỹ thuật Giấu thông tin Tiết kiệm Diện tích và Năng lượng Định hình lại (RAPS) cho mã hóa kênh MIMO-OFDM. Nói chung, hiệu suất của mã hóa ECC bị ảnh hưởng bởi độ phức tạp trong thiết kế do việc sử dụng nhiều đơn vị. Chủ yếu, việc sử dụng các đơn vị nhân phức tạp tạo ra một vấn đề lớn trong thiết kế ECC. Do đó, bộ nhân Montgomery được sử dụng trong công việc đề xuất cho thiết kế ECC vì nó cung cấp phép nhân nhanh hơn với các phép toán đơn giản hơn. Hơn nữa, việc kết hợp công nghệ blockchain với ECC cung cấp các tính năng bảo mật bổ sung như tính không thể thay đổi, phân cấp và loại bỏ bên thứ ba. Kỹ thuật mã hóa lai này sử dụng Kiểm Tra Parity mật độ thấp (LDPC) cho việc truyền dữ liệu hiệu quả giữa người gửi và người nhận. Kỹ thuật RAPS được đề xuất với thiết kế MIMO-OFDM được triển khai bằng cách sử dụng nền tảng MATLAB và Xilinx. Hiệu suất của kỹ thuật RAPS được so sánh với các phương pháp mã hóa thông thường như Tiêu chuẩn Mã hóa Nâng cao và ECC về hiệu quả sử dụng không gian, tần suất hoạt động và mức tiêu thụ năng lượng.
Từ khóa
#bảo mật thông tin y tế #mã hóa đường cong elip #blockchain #mã hóa lai #kỹ thuật giấu thông tin #MIMO-OFDM #kiểm tra parity mật độ thấpTài liệu tham khảo
Son, H., & Jeong, C. (2020). Virtual MIMO beamforming for opportunistic cooperative time division multiple access. IEEE Transactions on Communications, 68(12), 7521–7532.
Sarin, A., & Avestruz, A.-T. (2020). Code division multiple access wireless power transfer for energy sharing in heterogenous robot swarms. IEEE Access, 8, 132121–132133.
Saadia, R., & Khan, N. M. (2020). Single carrier-frequency division multiple access radar: Waveform design and analysis. IEEE Access, 8, 35742–35751.
Gamal, S., Rihan, M., Hussin, S., Zaghloul, A., & Salem, A. A. (2021). Multiple access in cognitive radio networks: From orthogonal and non-orthogonal to rate-splitting. IEEE Access, 9, 95569–95584.
Kumar, T.A., & Anjaneyulu, L. (2020). Channel estimation techniques for multicarrier OFDM 5G wireless communication systems. In 2020 IEEE 10th international conference on system engineering and technology (ICSET) 98–101.
Noura, H. N., Melki, R., Kanj, R., & Chehab, A. (2020). Secure MIMO D2D communication based on a lightweight and robust PLS cipher scheme. Wireless Networks, 27, 557.
Sure, P., & Bhuma, C. (2018). Large random matrix-based channel estimation for massive MIMO-OFDM uplink. IET Communications, 12(9), 1035–1041.
Shaikh, M. H. N., Bohara, V. A., Aggarwal, P., & Srivastava, A. (2020). Energy efficiency evaluation for downlink full-duplex nonlinear MU-MIMO-OFDM system With self-energy recycling. IEEE Systems Journal, 14, 3313.
Hamedani, K., Liu, L., Liu, S., He, H., & Yi, Y. (2020). Deep spiking delayed feedback reservoirs and its application in spectrum sensing of MIMO-OFDM dynamic spectrum sharing. Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence, 34(02), 1292–1299.
Sangannavar, A., & Reddy, K., (2017). PAPR optimization in MIMO-OFDM system for WiMAX. In 2017 International conference on energy, communication, data analytics and soft computing (ICECDS).
Feng, Z., Liu, W., Han, X., Zhang, Z., & Chen, X. (2020). Optimal IA design and performance analysis for MIMO–OFDM systems with imperfect CSI. IET Communications. https://doi.org/10.1049/iet-com.2019.1287
Chu, L., Wen, F., Li, L., & Qiu, R. (2019). Efficient nonlinear precoding for massive MIMO downlink systems with 1-bit DACs. IEEE Transactions on Wireless Communications, 18(9), 4213–4224.
Jagannath, A., Jagannath, J., & Drozd, A. (2020). High rate-reliability beamformer design for 2x2 MIMO-OFDM system under hostile jamming. arXiv arXiv:2004.14306.
Reşat, M.A., Karakoç, M.C., & Özyurt, S. (2020). Enhancement of physical layer security in Alamouti OFDM systems over Nakagami-m fading channels. In 2020 28th Signal processing and communications applications conference (SIU), IEEE, 1–4.
Guo, Y., & Zhang, L. (2020). Secure full duplex OFDM wireless communication based on phase relay between the legitimate nodes. IET Communications, 14(8), 1293–1300.
Ogundile, O. O., Ijiga, E. O., & Versfeld, D. J. J. (2017). On the analysis of reed-solomon codes for OFDM systems over rician fading channels. SAIEE Africa Research Journal, 108(3), 108–116.
Reşat, M. A., Karakoç, M. C., & Özyurt, S. (2020). Improving physical layer security in Alamouti OFDM systems with subcarrier coordinate interleaving. IET Communications, 14(16), 2687–2693.
Yuan, C., Tao, X., Ni, W., Li, N., Jamalipour, A., & Liu, R. P. (2020). Joint power allocation and beamforming for overlaid secrecy transmissions in MIMO-OFDM channels. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 69(9), 10019–10032.
Dharavathu, K., & Mosa, S. A. (2020). Efficient transmission of an encrypted image through a MIMO–OFDM system with different encryption schemes. Sensing and Imaging, 21(1), 1–31.
Khalifa, M.A., Emam, A.E., & Youssef, M.I. (2020). A comparative study for RNS coding scheme performance in OFDM and SC-FDMA Systems. In 2020 12th international conference on electrical engineering (ICEENG), IEEE, 161–167.
Kabilamani, P., & Gomathy, C. (2021). Efficient MRFFT feedback-Commutator technique for handling data flow control in narrow band-IOT based LTE. Wireless Personal Communications, 117(2), 1163–1186.
Ali, W., Li, Y., Ahmed, N., Ali, W., & Kashif, M. (2021). A novel application of pattern search algorithm for efficient estimation of channel state information in MIMO network. Wireless Personal Communications, 116(1), 325–340.
Vakilian, V., Frigon, J., & Roy, S. (2016). On increasing the slow-fading channel diversity using block-coded MIMO-OFDM with Reconfigurable antennas. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 65(9), 7207–7218.
Hooshmand, R., & Aref, M. (2017). Polar code-based secure channel coding scheme with small key size. IET Communications, 11(15), 2357–2361.
Hooshmand, R., & Aref, M. (2016). Efficient secure channel coding scheme based on low-density Lattice codes. IET Communications, 10(11), 1365–1373.
Xiao, D., Gu, Z., Yang, C., & Sun, N. (2020). Data transmission scheme based on AES and polar codes. In 2020 International wireless communications and mobile computing (IWCMC), IEEE, 172–177.
Shu, H., Qi, P., Huang, Y., Chen, F., Xie, D., & Sun, L. (2020). An efficient certificateless aggregate signature scheme for blockchain-based medical cyber physical systems. Sensors, 20(5), 1521.
Sowjanya, K., Dasgupta, M., & Ray, S. (2020). An elliptic curve cryptography based enhanced anonymous authentication protocol for wearable health monitoring systems. International Journal of Information Security, 19(1), 129–146.
Faraji, S., Salari, A., & Sheikhaei, S. (2016). Fixed-point implementation of interpolation-based MMSE MIMO detector in joint transmission scenario for LTE-A wireless standard. AEU: International Journal of Electronics and Communications, 70(11), 1506–1514.
Wu, M., Dick, C., Cavallaro, J., & Studer, C. (2016). High-throughput data detection for massive MU-MIMO-OFDM using coordinate descent. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 63(12), 2357–2367.
Wang, P., Li, C., & Xu, Z. (2018). A cost-efficient real-time 25 Mb/s system for LED-UOWC: Design, channel coding, FPGA implementation, and characterization. Journal of Lightwave Technology, 36(13), 2627–2637.
Chen, L., Fan, Z., & Huang, J. (2016). Data hiding capacity of spatial domain bit replacement steganography in an MIMO-OFDM coding channel. AEU: International Journal of Electronics and Communications, 70(9), 1295–1303.
Kirubanandasarathy, N., & Karthikeyan, K. (2016). Design of pipeline R2MDC FFT for implementation of MIMO OFDM transceivers using FPGA. Telecommunication Systems, 63(3), 465–471.
Sakakibara, Y., Nakamura, K., & Matsutani, H. (2017). An FPGA NIC Based Hardware Caching for Block chain. In Proceedings of the 8th international symposium on highly efficient accelerators and reconfigurable technologies—HEART 2017.
Berentsen, A. (2019). Aleksander berentsen recommends bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system by Satoshi Nakamoto. In B. S. Frey & C. A. Schaltegger (Eds.), 21st Century Economics (pp. 7–8). Springer.