Completion Delay of Random Linear Network Coding in Full-Duplex Relay Networks

As the next-generation wireless networks thrive, full-duplex and relaying techniques are combined to improve the network performance. Random linear network coding (RLNC) is another popular technique to enhance the efficiency and reliability in wireless communications. In this paper, in order to explore the potential of RLNC in full-duplex relay networks, we investigate two fundamental perfect RLNC schemes and theoretically analyze their completion delay performance. The first scheme is a straightforward application of conventional perfect RLNC studied in wireless broadcast, so it involves no additional process at the relay. Its performance serves as an upper bound among all perfect RLNC schemes. The other scheme allows sufficiently large buffer and unconstrained linear coding at the relay. It attains the optimal performance and serves as a lower bound among all RLNC schemes. For both schemes, closed-form formulae to characterize the expected completion delay at a single receiver as well as for the whole system are derived. Numerical results are also demonstrated to justify the theoretical characterizations, and compare the two new schemes with the existing one

Secure Network Function Computation for Linear Functions -- Part I: Source Security

In this paper, we put forward secure network function computation over a directed acyclic network. In such a network, a sink node is required to compute with zero error a target function of which the inputs are generated as source messages at multiple source nodes, while a wiretapper, who can access any one but not more than one wiretap set in a given collection of wiretap sets, is not allowed to obtain any information about a security function of the source messages. The secure computing capacity for the above model is defined as the maximum average number of times that the target function can be securely computed with zero error at the sink node with the given collection of wiretap sets and security function for one use of the network. The characterization of this capacity is in general overwhelmingly difficult. In the current paper, we consider securely computing linear functions with a wiretapper who can eavesdrop any subset of edges up to a certain size r, referred to as the security level, with the security function being the identity function. We first prove an upper bound on the secure computing capacity, which is applicable to arbitrary network topologies and arbitrary security levels. When the security level r is equal to 0, our upper bound reduces to the computing capacity without security consideration. We discover the surprising fact that for some models, there is no penalty on the secure computing capacity compared with the computing capacity without security consideration. We further obtain an equivalent expression of the upper bound by using a graph-theoretic approach, and accordingly we develop an efficient approach for computing this bound. Furthermore, we present a construction of linear function-computing secure network codes and obtain a lower bound on the secure computing capacity

Методи і засоби підвищення ефективності відновлення даних, втрачених при їх віддаленому зберіганні та передачі в мережах

Дисертація присвячена проблемі підвищення ефективності відновлення даних, втрачених при їх віддаленому зберіганні в розподілених системах або при передачі глобальною мережею. В роботі проведено аналіз факторів. що впливають на ефективність відновлення даних, втрачених під час їх довготривалого зберігання на віддалених розподілених системах, а також в процесі їх передачі глобальною мережею. Відновлення втрачених під час зберігання даних здійснюється за рахунок резервних даних, які також зберігаються на віддалених розподілених системах. Відновлення втрачених, або затриманих понад критичний проміжок часу даних при передачі в мережах також здійснюється шляхом передачі резервної інформації разом з основною. Основний акцент в дисертаційному дослідженні зроблено на підвищенні швидкості відновлення втрачених даних та зменшенні об’єму резервних даних за рахунок урахування особливостей реальних систем віддаленого зберігання даних користувачів. Для прискорення відновлення втрачених при віддаленому зберіганні даних розроблено метод, оснований на використанні розріджених матриць формування резервних блоків. В реальних системах віддаленого зберігання інформації користувачів та системах комп’ютерного управління віддаленими об'єктами з використанням Інтернету в якості середовища обміну даних, важливу роль відіграє час відновлення втрачених інформаційних блоків чи затриманих доставкою понад критичний час пакетів даних. Запропоновано ефективне технологічне рішення відновлення інформаційних блоків на основі попередньо створених таблиць специфікацій. За рахунок оптимізації вибору варіанту реконструювання і використання передобчислень досягається прискорення на 10-15% відновлення втрачених блоків