Secure Partial Repair in Wireless Caching Networks with Broadcast Channels

We study security in partial repair in wireless caching networks where parts of the stored packets in the caching nodes are susceptible to be erased. Let us denote a caching node that has lost parts of its stored packets as a sick caching node and a caching node that has not lost any packet as a healthy caching node. In partial repair, a set of caching nodes (among sick and healthy caching nodes) broadcast information to other sick caching nodes to recover the erased packets. The broadcast information from a caching node is assumed to be received without any error by all other caching nodes. All the sick caching nodes then are able to recover their erased packets, while using the broadcast information and the nonerased packets in their storage as side information. In this setting, if an eavesdropper overhears the broadcast channels, it might obtain some information about the stored file. We thus study secure partial repair in the senses of information-theoretically strong and weak security. In both senses, we investigate the secrecy caching capacity, namely, the maximum amount of information which can be stored in the caching network such that there is no leakage of information during a partial repair process. We then deduce the strong and weak secrecy caching capacities, and also derive the sufficient finite field sizes for achieving the capacities. Finally, we propose optimal secure codes for exact partial repair, in which the recovered packets are exactly the same as erased packets.Comment: To Appear in IEEE Conference on Communication and Network Security (CNS

Systematic analysis of the cache behavior of irregular codes

[Resumen] El rendimiento de las jerarquías de memoria, en las cuales la caché juega un papel fundamental, es crítico en los computadores de proposito general actuales y en los sistemas embebidos, debido al creciente problema del cuello de botella del sistema de memoria. Desafortunadamente, el comportamiento de la caché es muy inestable y difícil de predecir. Esto es especialmente cierto en presencia de patrones de acceso irregulares, los cuales exhiben poca localidad. Tales patrones son muy comunes por ejemplo en aplicaciones en las cuales algunas referencias están afectadas por sentencias condicionales o en las que el almacenamiento comprimido de matrices dispersas da lugar a la aparición de indirecciones. SIn embargo, el comportamiento caché en presencia de patrones de acceso irregulares no ha sido estudiado ampliamente. En esta tesis presentamos extensiones de una técnica de modelado analítico sistemático basadas en PMEs (Ecuaciones probabilísticas de fallos) que permiten el análisis automático del comportamiento caché para códigos que incluyen sentencias condicionales cuyo valor de verdad puede no ser determinable en tiempo de compilación y códigos con referencias irregulares debidas a indirecciones, respectivamente. El modelo genera predicciones muy precisar a pesar de la irregularidad y tiene un bajo coste computacional siendo el primer modelo que reune estas dos características capaz de analizar automáticamente esta clase de códigos. Estas propiedades convierten al modelo en adecuado para servir de guía en optimizaciones del compilador. La extensión del modelo para códigos irregulares con indirecciones ha sido integrada en el compilador XARK, un compilador orientado al reconocimiento automático de kernels en aplicaciones científicas. Mostramos como explotar las potentes capacidades de extracción de información de este compilador para permitir el modelado automático de códigos científicos basados en bucles