5G物理层安全技术——以通信促安全

作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全技术是实现安全与通信一体化的关键手段。物理层安全技术的本质是利用无线信道特性的内生安全机制,为“一次一密”提供一种可行思路。源于通信能力的提升,无线物理层安全在5G高速率数据传输加密、5G鉴权认证、增强型移动宽带(eMBB)场景信令、业务数据完整性保护和5G物联网场景轻量级加密等方面有着重要的应用前景。为了进一步实现物理层安全在5G中的应用,还提出了一种可行的物理层安全5G工程实现框架。

基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案

针对现有的密钥生成方案需要在通信流程中增加额外的密钥协商协议,导致在5G等标准通信系统中应用受限的问题,该文提出一种基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案。首先基于信道特征提取未协商的物理层密钥,然后针对物理信道与密钥加密信道共同构成的等效信道设计极化码,最后利用未协商的物理层密钥对编码后的序列进行简单的模二加加密后传输。该方案通过针对性设计的极化码纠正密钥差异和噪声引起的比特错误,实现可靠的安全传输。仿真表明,该文基于等效信道设计的极化码在保证合法双方以最优的码率可靠传输的同时可以防止窃听者窃听,实现了安全与通信的一体化。