論文の概要: Secure Semantic Communication With Homomorphic Encryption

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.10182v1
• Date: Fri, 17 Jan 2025 13:26:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-20 13:56:48.223581
• Title: Secure Semantic Communication With Homomorphic Encryption
• Title（参考訳）: ホモモルフィック暗号化によるセキュアなセマンティック通信
• Authors: Rui Meng, Dayu Fan, Haixiao Gao, Yifan Yuan, Bizhu Wang, Xiaodong Xu, Mengying Sun, Chen Dong, Xiaofeng Tao, Ping Zhang, Dusit Niyato,
• Abstract要約: 本稿では,SemCom に準同型暗号を適用する可能性について検討する。 タスク指向のSemComスキームを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.5344514499035
• License:
• Abstract: In recent years, Semantic Communication (SemCom), which aims to achieve efficient and reliable transmission of meaning between agents, has garnered significant attention from both academia and industry. To ensure the security of communication systems, encryption techniques are employed to safeguard confidentiality and integrity. However, traditional cryptography-based encryption algorithms encounter obstacles when applied to SemCom. Motivated by this, this paper explores the feasibility of applying homomorphic encryption to SemCom. Initially, we review the encryption algorithms utilized in mobile communication systems and analyze the challenges associated with their application to SemCom. Subsequently, we employ scale-invariant feature transform to demonstrate that semantic features can be preserved in homomorphic encrypted ciphertext. Based on this finding, we propose a task-oriented SemCom scheme secured through homomorphic encryption. We design the privacy preserved deep joint source-channel coding (JSCC) encoder and decoder, and the frequency of key updates can be adjusted according to service requirements without compromising transmission performance. Simulation results validate that, when compared to plaintext images, the proposed scheme can achieve almost the same classification accuracy performance when dealing with homomorphic ciphertext images. Furthermore, we provide potential future research directions for homomorphic encrypted SemCom.
• Abstract（参考訳）: 近年, エージェント間の意味伝達の効率化と信頼性向上を目的としたセマンティックコミュニケーション (Semantic Communication, SemCom) が, 学術・産業双方から注目を集めている。 通信システムのセキュリティを確保するため、暗号化技術は機密性と整合性を保護するために使用される。 しかし、従来の暗号ベースの暗号化アルゴリズムは、SemComに適用されると障害に遭遇する。 そこで本研究では,SemCom に準同型暗号を適用する可能性について検討する。 当初、モバイル通信システムで使用される暗号化アルゴリズムを概観し、SemComのアプリケーションに関連する課題を分析した。 次に, 意味的特徴が同型暗号化暗号文で保存可能であることを示すために, スケール不変な特徴変換を用いる。 そこで本研究では,同型暗号を用いたタスク指向のSemComスキームを提案する。 本稿では,JSCCエンコーダとデコーダのプライバシを設計し,トランスミッション性能を損なうことなく,サービス要求に応じてキー更新の頻度を調整できることを示す。 シミュレーションの結果、平文画像と比較すると、同型暗号画像を扱う際に、提案手法がほぼ同じ分類精度を達成できることが検証された。 さらに,同型暗号化SemComの今後の研究方向性についても検討する。

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