Non-asymptotic estimates for the probability of correct messages recovering in the binary erasure wiretap channel

Authors

  • Антон Миколайович Олексійчук National technical university of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
  • Юрій Васильович Сергієнко National technical university of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

DOI:

https://doi.org/10.18372/2410-7840.18.11093

Keywords:

cryptographic information security, wiretap channel, erasure channel, random coding, probability of correct messages recovering, provable security

Abstract

We consider an information transmission system which consists of an irredundant source of binary messages, an ideal main channel between the sender and the legitimate receiver, and an erasure wiretap channel between the sender and the adversary. A known method of random messages coding by binary linear codes is used to ensure reliable information security in the wiretap channel. We obtain the exact expression and non-asymptotic estimates for the probability of correct messages recovering in the wiretap channel. This parameter characterizes practical security of the above mentioned systems. Obtained estimates are applicable to a wide class of binary linear codes with known values of length, dimension and minimal (or dual) distance. They allow us to formulate criteria for choosing codes to construct practically secure and effective systems with ran-dom coding in the binary erasure channel and to set suffi-cient condition of asymptotic perfectness of such systems. The results can be applied for cryptographic applications based on the use of the wiretap channel model.

Author Biographies

Антон Миколайович Олексійчук, National technical university of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

Doctor of Technical Sciences, Assistant professor, Head of Cybersecurity Department of The Institute of Special Communication and Information Protection of National technical university of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

Юрій Васильович Сергієнко, National technical university of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

Head of Research and Development Department of The Institute of Special Communication and Information Protection of National technical university of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

References

Алексейчук А.Н. Условия “практической эффек-тивности” и “асимптотической совершенности” кодовой защиты случайных равновероятных сооб-щений / А.Н. Алексейчук // Защита информации: сборник научных трудов. – Київ: НАУ, 2002. – Вып. 2(9). – С. 48 – 54.

Алексейчук А.Н. Нелинейное случайное кодиро-вание в системах передачи информации по каналу связи с отводом / А.Н. Алексейчук, С.В. Гришаков // Правове, нормативне та метрологічне забезпе-чення системи захисту інформації в Україні. – Вип. 8. – Київ: 2004. – С. 133 – 140.

Горицький В.М. Спосіб запису двійкової інформа-ції на магнітний носій / В.М. Горицький, Ю.В. Сергієнко // Деклараційний патент на винахід. – UA 98126913 від 28. 12. 1998 р.

Дискретная математика и математические воп-росы кибернетики / Васильев Ю.Л., Ветухновский Ф.Я., Глаголев В.В. и др. – Т. 1. – М.: Наука, 1974. – 311 с.

Мак-Вильямс Ф.Дж., Слоэн Н.Дж.А. Теория кодов, исправляющих ошибки: Пер. с англ. − М.: Связь, 1979. − 743 с.

Bellare M. A cryptographic treatment of the wiretap channel / M. Bellare, S. Tesarro, A. Vardy / http://eprint.iacr.org/2012/015.

Osarov L.H. Wire-tap channel II / L.H. Osarov, A.D. Wyner // Bell Syst. Techn. J. – 1984. – Vol. 63. – P. 2135 – 2157.

Thangaraj A. On the application of LDPC codes to a novel wire-tap channel inspired by quantum key distri-bution / A. Thangaraj, S. Dihidar, A.R. Calderbank, S. McLaughlin, J.-M. Merolla / http://eprint. arXiv:cs.IT/0411003v2. – 24 Okt., 2005.

Wyner A.D. The wire-tap channel / A.D. Wyner // Bell Syst. Techn. J. – 1975. – Vol. 54. – P. 1355 – 1388.

Issue

Section

Articles