We propose integrating random network coding with the Enhanced On-Demand Multicast Routing Protocol (E-ODMRP). With the Network Coded E-ODMRP (NCE-ODMRP), we present a framework that enables a seamless integration of random linear network coding with conventional ad hoc multicast protocols for enhanced reliability. Simulation results show that the NCE-ODMRP achieves a nearly perfect packet delivery ratio while keeping the route maintenance overhead low to a degree similar to that of the E-ODMRP.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.3
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pp.1510-1532
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2017
In smart grid, privacy implications to individuals and their families are an important issue because of the fine-grained usage data collection. Wireless communications are utilized by many utility companies to obtain information. Network coding is exploited in smart grids, to enhance network performance in terms of throughput, delay, robustness, and energy consumption. However, random linear network coding introduces a new challenge for privacy preserving due to the encoding of data and updating of coefficients in forwarder nodes. We propose a distributed privacy preserving scheme for random linear network coding in smart grid that considers the converged flows character of the smart grid and exploits a homomorphic encryption function to decrease the complexities in the forwarder node. It offers a data confidentiality privacy preserving feature, which can efficiently thwart traffic analysis. The data of the packet is encrypted and the tag of the packet is encrypted by a homomorphic encryption function. The forwarder node random linearly codes the encrypted data and directly processes the cryptotext tags based on the homomorphism feature. Extensive security analysis and performance evaluations demonstrate the validity and efficiency of the proposed scheme.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.38A
no.4
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pp.295-302
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2013
In the network coding, throughput can be increased by allowing the transformation of the received data at the intermediate nodes. However, the adversary can obtain more information at the intermediate nodes and make troubles for decoding of transmitted data at the sink nodes by modifying transmitted data at the compromised nodes. In order to resist the adversary activities, various information theoretic or cryptographic secure network coding schemes are proposed. Recently, a secure network coding based on the cryptographic hash function can be used at the random network coding. However, because of the computational resource requirement for cryptographic hash functions, networks with limited computational resources such as sensor nodes have difficulties to use the cryptographic solution. In this paper, we propose a new secure network coding scheme which uses linear transformations and table lookup and safely transmits n-1 packets at the random network coding under the assumption that the adversary can eavesdrop at most n-1 nodes. It is shown that the proposed scheme is an all-or-nothing transform (AONT) and weakly secure network coding in the information theory.
Network coding has been shown to improve various performance metrics in network systems. However, if network coding is implemented as software a huge time delay may be incurred at encoding/decoding stage so it is imperative for network coding to be parallelized to reduce time delay when encoding/decoding. In this paper, we compare the performance of parallelized decoders for random linear network coding (RLC) and pipeline network coding (PNC), a recent development in order to alleviate problems of RLC. We also compare multi-threaded algorithms on multi-core CPUs and massively parallelized algorithms on GPGPU for PNC/RLC.
This paper addresses the issue of throughput-delay of one-to-many wireless multi-hop flows based on random linear network coding (RLNC). Existing research results have been focusing on the single-hop model which is not suitable for wireless multi-hop networks. In addition, the conditions of related system model are too idealistic. To address these limitations, we herein investigate the performance of a wireless multi-hop network, focusing on the one-to-many flows. Firstly, a system model with multi-hop delay was constructed; secondly, the transmission schemes of system model were gradually improved in terms of practical conditions such as limited queue length and asynchronous forwarding way; thirdly, the mean delay and the mean throughput were quantified in terms of coding window size K and number of destination nodes N for the wireless multi-hop transmission. Our findings show a clear relationship between the multi-hop transmission performance and the network coding parameters. This study results will contribute significantly to the evaluation and the optimization of network coding method.
The multi-hop wireless sensor network (WSN) suffers from energy limitation and eavesdropping attacks. We propose a simple and energy-efficient convergecast mechanism using inter-flow random linear network coding that can provide confidentiality to the multi-hop WSN. Our scheme consists of two steps, constructing a logical tree of sensor nodes rooted at the sink node, with using the Bloom filter, and transmitting sensory data encoded by sensor nodes along the logical tree upward to the sink where the encoded data are decoded according to our proposed multi-hop network coding (MHNC) mechanism. We conducted simulations using OMNET++ CASTALIA-3.3 framework and validated that MHNC outperforms the conventional mechanism in terms of packet delivery ratio, data delivery time and energy efficiency.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.2
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pp.714-727
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2015
The hierarchical structure in networks is widely applied in many practical scenarios especially in some emergency cases. In this paper, we focus on a tree network with and without packet loss where one source sends data to n destinations, through m relay nodes employing random linear network coding (RLNC) over a Galois field in parallel transmission systems. We derive closed-form probability expressions of successful decoding at a destination node and at all destination nodes in this multicast scenario. For the convenience of computing, we also propose an upper bound for the failure probability. We then investigate the impact of the major parameters, i.e., the size of finite fields, the number of internal nodes, the number of sink nodes and the channel failure probability, on the decoding performance with simulation results. In addition, numerical results show that, under a fixed exact decoding probability, the required field size can be minimized. When failure decoding probabilities are given, the operation is simple and its complexity is low in a small finite field.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.4
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pp.433-440
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2016
This paper proposes a method of minimizing total energy consumption of IoT environment when communication devices in the network share the information directly. The proposed method reduces total number of transmission for the information sharing by using an effective network coding-based technique which dynamically selects a node and a data packet for each transmission. Simulation results show that the proposed method has better performance than an existing network coding-based method selecting transmission node in fixed order, a network coding-based method selecting transmission node in random order, and a uncoded method selecting transmission node in random order.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.8
no.3
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pp.57-70
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2008
This paper introduces a new paradigm of physical layer security through channel coding for wireless networks. The well known spread spectrum based physical layer security in wireless network is applicable when code division multiple access (CDMA) is used as wireless air link interface. In our proposal, we incorporate the proposed security protocol within channel coding as channel coding is an essential part of all kind of wireless communications. Channel coding has a built-in security in the sense of encoding and decoding algorithm. Decoding of a particular codeword is possible only when the encoding procedure is exactly known. This point is the key of our proposed security protocol. The common parameter that required for both encoder and decoder is generally a generator matrix. We proposed a random selection of generators according to a security key to ensure the secrecy of the networks against unauthorized access. Therefore, the conventional channel coding technique is used as a security controller of the network along with its error correcting purpose.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.9
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pp.4205-4227
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2018
Network Coding (NC) is an approach recently investigated for increasing the network throughput and thus enhancing the performance of wireless mesh networks. The benefits of NC can further be improved when routing decisions are made with the awareness of coding capabilities and opportunities. Typically, the goal of such routing is to find and exploit routes with new coding opportunities and thus further increase the network throughput. As shown in this paper, in case of proactive routing the coding awareness along with the information of the measured traffic coding success can also be efficiently used to support the congestion avoidance and enable more encoded packets, thus indirectly further increasing the network throughput. To this end, a new proactive routing procedure called Congestion-Avoidance Network Coding-Aware Routing (CANCAR) is proposed. It detects the currently most highly-loaded node and prevents it from saturation by diverting some of the least coded traffic flows to alternative routes, thus achieving even higher coding gain by the remaining well-coded traffic flows on the node. The simulation results confirm that the proposed proactive routing procedure combined with the well-known COPE NC avoids network congestion and provides higher coding gains, thus achieving significantly higher throughput and enabling higher traffic loads both in a representative regular network topology as well as in two synthetically generated random network topologies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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