带或不带保密约束的组合网络：缓存中继的影响

本文考虑一种称为组合网络的两跳网络架构，其中一层中继节点将服务器连接到一组终端用户。特别地，研究了一种新模型，其中中间中继节点除终端用户外也采用缓存。首先，提出了一种利用最大距离可分（MDS）编码的集中式编码缓存方案，联合优化缓存放置与交付阶段，并将组合网络分解为一组虚拟多播子网。研究表明，若终端用户及其连接的中继节点内存之和足以存储数据库，则服务器可在交付阶段退出，所有终端用户的请求均可由网络中的缓存满足。利用genie-aided割集论证给出了归一化交付负载的下界以及第二跳最优性。接下来，认识到编码缓存的信息安全问题，在新模型下研究了三种不同的保密设置：1）安全交付，要求外部实体通过观察网络链路上的传输信号不能获得数据库文件的任何信息；2）安全缓存，约束终端用户不能获得其未请求文件的任何信息；3）同时安全交付与安全缓存。我们展示了网络拓扑如何影响这些保密要求下的系统性能。最后，我们提供了数值结果以展示所考虑各设置下的系统性能。