Based on Wyner’s wiretap channel model, a wiretap channel code design using a linear code and its cosets was proposed by Ozarow and Wyner. When a wiretap channel consist of noiseless main channel and a wiretapper’s channel which erases certain fixed number of coded bits, it was shown that the wiretapper’s equivocation can be obtained by analyzing the rank of a parity-check matrix of the linear code. In general, however, the computational complexity to find the equivocation is prohibitively high and exponentially grows as the number of coded bits are increases. In order to avoid the problem, Hyun et. al. proposed a tight lower bound on the equivocation that can be available by simple manipulations when a secrecy code is transmitted over a perfect-BEC type-I wiretap channel. The lower bound provides a guaranteed secrecy performance for various linear codes of any lengths for type-I perfect-BEC wiretap channel.
Based on the study, in this paper, it is demonstrated how to use the lower bound to design secrecy codes for type-I Gaussian wiretap channels which consist of AWGN main and wiretapper’s channels. As a solution of the secrecy code design scheme for Gaussian wiretap channels, a serial concatenation of secrecy codes for perfect-BEC wiretap channel and error-correcting codes is proposed. The symmetry characteristic of APP processing and the erasure decomposition lemma showed that the serial concatenation method well-suited to the channel codes for Gaussian wiretap channels.
As a further study, we proposed a Gaussian wiretap channel code design for e-passport radio-frequency identification (RFID) systems. After exploring the communication and security protocols in the context of the International Civil Aviation Organization (ICAO) standard for e-passport, we proposed a design rule of wiretap channel codes which provides a solution to the impending security threats of e-passport RFID systems.
Ozarow와 Wyner는 Wyner의 도청 채널 모델을 바탕으로 하여 선형 부호와 그 코셋을 이용한 도청 채널 부호 설계 방법을 제안하였다. 여기서는 무잡음 메인 채널과 부호어의 일부가 소거되는 도청자 채널로 구성된 도청 채널에서 보안 부호화에 사용된 선형 부호의 패리티 검사 행렬의 계수를 분석함으로써 도청자의 모호도를 계산할 수 있음을 보였는데, 여기서의 문제는 부호의 길이가 길어짐에 따라 모호도 계산의 연산상 복잡도가 지수적으로 증가한다는 것이다. 이에 대한 현실적인 해결책으로써, Hyun은 perfect-BEC 도청 채널에서 설계된 보안 부호에 대하여 연산상의 복잡도가 낮은 평균 모호도의 하계를 계산 방법을 제안하였다. 이 방법은 type-I perfect-BEC 도청 채널에서 설계된 어떤 길이의 보안 부호에 대해서도 적용 가능하며, 일종의 보장된 보안 성능을 제공하는 척도로서 가치를 지닌다.
이와 같은 연구 결과를 바탕으로 하여, 본 논문에서는 메인 채널과 도청자 채널이 AWGN 채널로 구성된 type-I 가우시안 도청 채널에서 설계된 보안 부호에 대하여 평균 모호도의 하계를 분석하는 방법을 소개하였다. 또한 가우시안 도청 채널에서의 보안 부호화 방법으로서, perfect-BEC 도청 채널에서 설계된 보안 부호와 오류 정정 부호의 연접을 통한 보안 부호화 방식을 소개하였다. 이 과정에서 APP 과정의 대칭적 특성과 소실 분해 보조 정리를 통해 제안한 연접 부호화 방식이 가우시안 도청 채널 부호로서 적절한지를 보였다.
보다 심층적인 연구로서, 전자여권 RFID 시스템의 보안을 위한 가우시안 도청 채널 부호 설계 방법을 제안하였다. 국제 민항기구(ICAO)의 전자여권 표준에 명시된 전자여권 통신 및 보안 프로토콜을 상세히 살펴보고, 전자여권 RFID 시스템의 다가오는 보안 위협들에 대한 해결책을 제시하는 도청 채널 부호 설계 방법을 제시하였다.
