基于多信道特征提取的物理层密钥生成方法

为解决资源受限的物联网设备难以实现复杂的物理层密钥生成这一难题,文中利用ZigBee传感器设备信道快速切换能力,提出一种基于信号强度(RSS)和多信道共同采样的物理层密钥生成方法。首先借助多径时变信道的随机性,基于信道选择策略和探测协议,在2.4 GHz频段的多个通信子信道上对RSS进行多轮间隔采样;然后对采样值进行矩阵缓存、均值滤波及量化;最后通过密钥协商协议得到会话密钥。该方法创新性地将多信道RSS作为密钥生成特征信息,可有效降低特征采样值间的相关性及信道相干时间对采样速度的限制,从而大幅提升密钥的生成速率和一致性。实验结果表明,真实室内移动环境下,所提方法的密钥生成速率可达到10 bit/s以上,且能够对恶意攻击产生有效的抑制。该方法简单高效,易于在物联网设备上实现。

无线通信中基于量化隔离带的新型相位密钥生成方法

针对无线通信中利用物理层属性进行加密存在的密钥不一致以及密钥生成速率不高的问题,给出了一种基于信道量化隔离带的相位密钥生成新方法。利用相位均匀分布的属性,产生的密钥具有良好的随机性及均匀分布特性。利用信道量化隔离带的方法,在量化边界处设立隔离带,对产生误判概率较大的接收值进行删除,有效提高了生成的密钥一致性。仿真结果表明,该方法在提高密钥生成速率的同时确保了生成的密钥的准确性。

密钥提取中相干干扰抵消原理及应用研究

在无线通信利用物理层属性进行加密中,当通信双方受到噪声和干扰的影响时,导致双方对信道估计存在较大误差,进而提取的密钥存在较大的不一致。文中提出了一种基于两时隙双天线相干干扰抵消方法,将接收阵元数降到最低,并有效地降低了计算的复杂度。通过人为制造信号重发,使两时隙期望信号相同,而干扰不同。同时利用信号和干扰不相关原理,进行干扰消除。MATLAB实验及仿真结果表明,该方法可以有效地消除干扰信号,提高生成密钥的一致性。