面向存在智能窃听者的安全语义通信
信息论
2025-04-01 v1 图像与视频处理
信号处理
math.IT
摘要
语义通信已成为提高第六代（6G）网络通信效率的一种有前景的范式。然而，无线信道的广播特性使得 SemCom 系统容易受到窃听，这对数据隐私构成了严重威胁。因此，我们研究了在存在窃听者的情况下保护数据隐私的安全 SemCom 系统。具体而言，我们首先探索了一个场景，其中窃听者是智能的，并且可以利用语义信息基于先进的人工智能（AI）技术重建传输的数据。为了应对这一点，我们引入了利用模型反演攻击和生成式 AI 模型的新型窃听攻击策略。这些策略在白盒和黑盒设置下均能有效地重建由语义编码器处理的传输私有数据。现有的防窃听防御机制通常会在窃听者重建的数据中造成显著失真，可能引起他们的怀疑。为了解决这个问题，我们提出了一种语义隐蔽通信方法，该方法利用基于可逆神经网络（INN）的信号隐写模块。该模块将私有样本的信道输入信号隐蔽地嵌入到非敏感宿主样本的信号中，从而误导窃听者。如果没有该模块的访问权限，窃听者只能提取与宿主相关的信息，并且仍然无法察觉隐藏的私有内容。我们在图像传输任务中的各种信道条件下进行了广泛的仿真。数值结果表明，虽然传统的窃听策略在重建私有信息方面实现了超过 80% 的成功率，但所提出的语义隐蔽通信将窃听成功率有效降低至 0。
引用
@article{arxiv.2503.23103,
title = {Towards Secure Semantic Communications in the Presence of Intelligent Eavesdroppers},
author = {Shunpu Tang and Yuhao Chen and Qianqian Yang and Ruichen Zhang and Dusit Niyato and Zhiguo Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.23103},
year = {2025}
}