HeteroTiC: 基于异构时间通道的鲁棒网络流水印

本文介绍: 为了进一步抵抗非合作网络环境中的各种干扰，本文提出了一种基于异质时间通道的鲁棒网络流水印方法（命名为HeteroTiC），旨在克服单个数据包特征和静态配置水印方法的缺陷。对于HeteroTiC，数据包顺序、数据包定时和数据包大小是三个时间通道，用于携带水印，并深度集成以建立具有特征融合的异质时间通道。基于异质时间通道（HeteroTiC）设计并提出了鲁棒的NFW方法。通过协同调制数据包顺序和数据包定时，提高了NFW对严重网络噪声对数据包定时的鲁棒性。使用数据包顺序序列的反序数解决了水印同步问题。

⎧Co=2Canf=2Canl=10Caδh=8nf(nf−1)
因此，关于包数量的所有控制变量都与

C_{a}

$C_{a}$ 相关，通过33次实验，每3次实验的结果取平均值，得到数据如表3所示

对lambda的分析
对于HeteroTiC，

lambda_{0}

$λ_{0}$ 和

la m bda_{1}

$λ_{1}$ 是控制分组定时嵌入的关键参数。为了分析修改对

lam bda_{0}

$λ_{0}$ 和

lam bda_{1}

$λ_{1}$ 值的影响，设计了两组实验：

$lambda_{0} λ0和 λ 1 lambda_{1} λ1之间的距离固定为100。同步降低 λ 0 lambda_{0} λ0和 λ 1 lambda_{1} λ1来测试HeteroTiC的性能。$
$lambda_{0} λ0和 λ 1 lambda_{1} λ1之间的距离逐渐减小。 λ 0 lambda_{0} λ0和 λ 1 lambda_{1} λ1的值接近默认参数。$

两组实验在相同的参数配置下重复执行3次，实验结果是验证HeteroTiC性能的平均值。

讨论

然而，HeteroTiC存在不足，需要改进：

对于HeteroTiC，一个水印比特需要至少55个数据包。如果水印识别信息的长度达到32位，则除WEC层外，总数将为1760。在这种情况下，当攻击命令太短时，为了隐蔽性，分组量很难满足。
$lambda_{0} λ0和 λ 1 lambda_{1} λ1不能配置得太近，这使得调制的包间延迟更大，从而间接降低通信速度。当通信速度足够高时，它对会话流有很大的影响。$
一旦某些流的包大小保持相等，包大小就不能在没有主动修改的情况下充当相应流的唯一特征。在这种情况下，HeteroTiC不能利用数据包大小来提高隐蔽性。
如果用新的分组头替换分组头，则基于分组顺序的同步可能会丢失。因此，HeteroTiC可能会陷入无法按设计工作的状态。为了进一步改进水印技术，在不久的将来还需要采取更多的措施。

（a）删除水印标识信息中的冗余信息。水印的二进制序列中存在连续比特0/1，编码机制仅采用二进制编码。这样的设计带来了大量冗余信息，在嵌入时占了更多的数据包。如果冗余信息可以用压缩码来表示，则可以减少分组的需求。如果时间窗口中的分组可以扩展到3个或更多状态，则水印将获得增强的承载能力。
（b）将信道编码应用于水印的二进制信息序列。信道编码的纠错码可以集成到水印识别信息中。例如最后一个水印位添加奇偶校验码。可以根据场景的需求添加更成熟的编码方法，提高水印的鲁棒性。
（c）利用网络流的上下文信息来估计噪声。由于噪声影响，分组特征可能会被迫偏离嵌入时设计的模式。尽管阈值

d elta_{h}

$δ_{h}$ 用于减少偏差，但就通信质量而言，配置关键参数是非常重要的。当通信质量良好时，可以减少每个时间窗口的分组数，并且

d elta_{h}

$δ_{h}$ 可以更小，以避免高虚警率。
（d）用包顺序主动标记丢包的位置。作为最常见的干扰之一，丢包应该被准确地标记，并且应该根据中断情况使用或不使用相邻包的特征。在检测时，通过分析包顺序的波动，可以主动标记出准确丢包的位置。一旦掌握了丢包的位置，就可以避免将其他分组特征上的坏数据导入到有效的数据集中。
（e）增加分组定时自同步。当分组头被替换并且可靠的分组顺序丢失时，仅依赖于分组顺序的同步不能按设计工作。在复杂网络干扰的情况下，应添加自同步头，并将分组定时作为候选方法。

总结

本文提出了基于异构时间信道的第一种水印方法——HeteroTiC，通过特征融合同时增强了水印的鲁棒性和隐蔽性。多层设计加速了水印存在性的检测。分组定时开始和每个时间窗口的同步克服了嵌入位置的偏差。水印识别信息和分组定时之间的动态映射避免了基于多个流相似性进行参数分析的可能性。综合了数据包的多个特征的优点，使得HeteroTiC能够适应真实网络中各种场景的攻击源跟踪。然而，当数据包头被随机丢弃并被跳板替换时，依赖于包头的IP字段的包顺序可能会失效，这可能会显著降低HeteroTiC的性能。为了进一步提高水印的鲁棒性，需要将破坏包特征的不确定的复杂跳板投入到下一步的研究中。