論文の概要: Secure Digital Semantic Communications: Fundamentals, Challenges, and Opportunities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24602v2
• Date: Wed, 07 Jan 2026 07:03:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-08 18:12:46.001357
• Title: Secure Digital Semantic Communications: Fundamentals, Challenges, and Opportunities
• Title（参考訳）: セキュアなデジタルセマンティックコミュニケーション:基礎,課題,機会
• Authors: Weixuan Chen, Qianqian Yang, Yuanyuan Jia, Junyu Pan, Shuo Shao, Jincheng Dai, Meixia Tao, Ping Zhang,
• Abstract要約: ビット精度のトランスミッションからタスク指向デリバリへの移行は、新たなセキュリティとプライバシのリスクをもたらす。 Digital SemComは、実用的なトランシーバパイプライン内の離散ビットまたはシンボルを介して意味情報を送信する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.002422435815014
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Semantic communication (SemCom) has emerged as a promising paradigm for future wireless networks by prioritizing task-relevant meaning over raw data delivery, thereby reducing communication overhead and improving efficiency. However, shifting from bit-accurate transmission to task-oriented delivery introduces new security and privacy risks. These include semantic leakage, semantic manipulation, knowledge base vulnerabilities, model-related attacks, and threats to authenticity and availability. Most existing secure SemCom studies focus on analog SemCom, where semantic features are mapped to continuous channel inputs. In contrast, digital SemCom transmits semantic information through discrete bits or symbols within practical transceiver pipelines, offering stronger compatibility with realworld systems while exposing a distinct and underexplored attack surface. In particular, digital SemCom typically represents semantic information over a finite alphabet through explicit digital modulation, following two main routes: probabilistic modulation and deterministic modulation. These discrete mechanisms and practical transmission procedures introduce additional vulnerabilities affecting bit- or symbol-level semantic information, the modulation stage, and packet-based delivery and protocol operations. Motivated by these challenges and the lack of a systematic analysis of secure digital SemCom, this paper reviews SemCom fundamentals, clarifies the architectural differences between analog and digital SemCom and their security implications, organizes the threat landscape for digital SemCom, and discusses potential defenses. Finally, we outline open research directions toward secure and deployable digital SemCom systems.
• Abstract（参考訳）: セマンティック通信(Semantic Communication, SemCom)は, 生データ配信よりもタスク関連の意味を優先し, 通信オーバーヘッドを低減し, 効率を向上させることによって, 将来の無線ネットワークにとって有望なパラダイムとして登場した。 しかし、ビット精度のトランスミッションからタスク指向デリバリへの移行は、新たなセキュリティとプライバシのリスクをもたらす。 これにはセマンティックリーク、セマンティック操作、ナレッジベース脆弱性、モデル関連の攻撃、信頼性と可用性に対する脅威が含まれる。 既存のセキュアなSemCom研究は、セマンティックな特徴を連続的なチャネル入力にマッピングするアナログSemComに焦点を当てている。 対照的に、デジタルSemComは、実際のトランシーバーパイプライン内の離散ビットやシンボルを通じて意味情報を送信し、現実のシステムとのより強力な互換性を提供しながら、明瞭で未探索な攻撃面を露呈する。 特に、デジタルセムコムは、明示的なデジタル変調を通じて有限アルファベット上の意味情報を表現し、確率的変調と決定論的変調の2つの主要な経路に従う。 これらの離散的なメカニズムと実用的な送信手順は、ビットレベルまたはシンボルレベルのセマンティック情報、変調ステージ、パケットベースの配信およびプロトコル操作に影響を及ぼす新たな脆弱性をもたらす。 これらの課題と、セキュアなデジタルSemComの体系的分析の欠如により、SemComの基礎をレビューし、アナログとデジタルSemComのアーキテクチャ的差異とそれらのセキュリティ的意味を明確にし、デジタルSemComの脅威景観を整理し、潜在的防御について論じる。 最後に、セキュアでデプロイ可能なデジタルSemComシステムに向けたオープンな研究の方向性について概説する。

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