SaTC: CORE: Medium: Collaborative: Secure Distributed Coded Computations for IoT: An Information Theoretic and Network Approach

SaTC:核心:媒介:协作:物联网的安全分布式编码计算:信息论和网络方法

基本信息

  • 批准号:
    1801708
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-15 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Internet of Things (IoT) is emerging as a new Internet paradigm connecting an exponentially increasing number of smart IoT devices and sensors. IoT applications include smart cities, transportation systems, mobile healthcare and smart grid, to name a few. Unlocking the full power of IoT requires analyzing and processing large amounts of data collected by the IoT devices through computationally intensive algorithms that are typically run in the cloud. This leaves the IoT network, and the applications it is supporting, at the complete mercy of an adversary (enemy nations, hackers, etc.), or a natural disaster (hurricane, earthquake, etc.), that can jeopardize the IoT, or completely disconnect it from its "brain" (the cloud), with potentially catastrophic consequences. This research studies Secure Coded Computations aimed at addressing the security challenges of IoT dependence on the cloud for computations by allowing data to be processed locally by IoT-devices that collaborate together to compute.Our approach is based on the new theory of coded computations, which studies the design of erasure and error-correcting codes to improve the performance of distributed algorithms through "smart" data redundancy. This project represents the first attempt to create a unified framework to study schemes for secure coded computations that, in addition to providing reliable and secure computations on coded data, cater to the specific challenges of IoT. The focus of the proposed research is on (i) devising secure codes and algorithms with low computational complexity that are amenable to implementation on IoT devices typically characterized by low computation power, bandwidth, battery, and storage. Our approach will be based on information theoretic security that presents a lucrative alternative to high complexity homomorphic encryption methods; (ii) developing networking algorithms and protocols to make our secure coded computation framework adaptive to the heterogeneous and dynamic nature of IoT devices; (iii) validating the feasibility of the proposed secure codes and algorithms by building a mobile healthcare monitoring framework using IoT devices. The project also incorporates educational and outreach efforts with a focus on minority groups in Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM). In addition, it includes opportunities for guided tours and possible internships at Rutgers WINLAB for undergraduate students, and a workshop that focuses on theoretical and systems aspects of security in IoT.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
物联网(IoT)正在成为连接呈指数级增长的智能物联网设备和传感器的新互联网范式。物联网应用包括智能城市、交通系统、移动医疗和智能电网等。解锁物联网的全部功能需要通过通常在云中运行的计算密集型算法来分析和处理物联网设备收集的大量数据。这使得物联网网络及其支持的应用完全受制于对手(敌国、黑客等)或自然灾害(飓风、地震等),这些自然灾害可能危及物联网,或完全断开物联网与其“大脑”(云)的连接,从而带来潜在的灾难性后果。这项研究旨在通过允许物联网设备在本地处理数据来解决物联网依赖云计算带来的安全挑战。我们的方法基于编码计算的新理论,该理论研究了擦除和纠错码的设计,以通过“智能”数据冗余来提高分布式算法的性能。该项目是创建一个统一框架来研究安全编码计算方案的首次尝试,这些方案除了提供对编码数据的可靠和安全计算外,还迎合了物联网的具体挑战。建议的研究重点是(I)设计计算复杂度低的安全代码和算法,这些代码和算法适合在通常具有低计算能力、低带宽、低电池和低存储的物联网设备上实现。我们的方法将基于信息论安全性,它为高复杂性的同态加密方法提供了一个有利可图的替代方案;(Ii)开发网络算法和协议,使我们的安全编码计算框架适应物联网设备的异构性和动态性;(Iii)通过使用物联网设备构建移动医疗监控框架来验证建议的安全代码和算法的可行性。该项目还包括教育和外联工作,重点是科学、技术、工程和数学(STEM)领域的少数群体。此外,它还包括为本科生提供导游和可能在罗格斯大学WINLAB实习的机会,以及一个专注于物联网安全的理论和系统方面的研讨会。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optimal Network Coding Policy for Joint Cellular and Intermittently Connected D2D Networking
联合蜂窝和间歇连接 D2D 网络的最优网络编码策略
  • DOI:
    10.1109/globecom42002.2020.9322522
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Denis, Juwendo;Seferoglu, Hulya
  • 通讯作者:
    Seferoglu, Hulya
Adaptive Coding for Matrix Multiplication at Edge Networks
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Dynamic Heterogeneity-Aware Coded Cooperative Computation at the Edge
Adaptive and Heterogeneity-Aware Coded Cooperative Computation at the Edge
  • DOI:
    10.1109/tmc.2021.3106250
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Yasaman Keshtkarjahromi;Yuxuan Xing;H. Seferoglu
  • 通讯作者:
    Yasaman Keshtkarjahromi;Yuxuan Xing;H. Seferoglu
REDIT: Resilient Distributed Text-to-Speech at Edge Networks
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知道了