Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu giải pháp bảo mật lớp vật lý trong hệ thống thông tin quang không dây dưới nước

Luận án này tập trung vào sự cần thiết cấp bách của các giải pháp bảo mật mạnh mẽ cho hệ thống truyền thông quang không dây dưới nước (UOWC) trong bối cảnh Cách mạng Công nghiệp 4.0. Mặc dù UOWC mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương thức truyền thông dưới nước truyền thống, nhưng môi trường dưới nước đặc thù và nhu cầu ngày càng tăng từ các ứng dụng quan trọng, bao gồm cả các hoạt động quân sự, đòi hỏi nghiên cứu sâu hơn về bảo mật thông tin.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư và sinh viên sau đại học trong lĩnh vực truyền thông quang, an ninh mạng, kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin, đặc biệt là những người quan tâm đến truyền thông dưới nước và bảo mật lớp vật lý.

Luận án tiến sĩ này giải quyết nhu cầu cấp thiết về các giải pháp bảo mật mạnh mẽ trong hệ thống truyền thông quang không dây dưới nước (UOWC), một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng với tiềm năng ứng dụng rộng rãi từ giám sát môi trường biển, thăm dò dầu khí đến các hoạt động quân sự. Mặc dù UOWC có nhiều ưu điểm như băng thông cao và độ trễ thấp, việc triển khai nó đối mặt với những thách thức bảo mật độc đáo do môi trường dưới nước phức tạp, đặc trưng bởi sự hấp thụ, tán xạ và nhiễu loạn. Các phương pháp bảo mật truyền thống thường không hiệu quả hoặc không thực tế trong bối cảnh này, đặc biệt với sự phát triển của Internet vạn vật dưới nước (IoUT) và mạng cảm biến không dây dưới nước (UWSNs), vốn xử lý lượng lớn dữ liệu nhạy cảm. Mục tiêu nghiên cứu chính của luận án là phát triển và đánh giá các giải pháp bảo mật lớp vật lý (PLS) cho UOWC. Cụ thể, luận án đề xuất ba mục tiêu chính: (1) xây dựng mô hình giải tích để phân tích hiệu năng truyền dẫn và bảo mật của hệ thống UOWC với mô hình kênh phi trực xạ (NLOS) được hỗ trợ bởi bề mặt phản xạ thông minh (IRS); (2) đề xuất và đánh giá giải pháp PLS cho UOWC sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo mã quang (OCDMA), phân tích tính khả thi và hiệu quả bảo mật lớp vật lý; và (3) đề xuất và phân tích giải pháp PLS dựa trên phân phối khóa lượng tử (QKD) cho hệ thống UOWC, đánh giá hiệu năng bảo mật và tính khả thi. Nghiên cứu này tập trung vào lớp vật lý trong UOWC, nhằm chứng minh tiềm năng và độ tin cậy của các giải pháp bảo mật được đề xuất trong việc bảo vệ các liên kết truyền thông quang dưới nước đầy thách thức.