均匀散射环境中物理层安全密钥容量分析

物理层安全密钥容量受信道测量时差、终端移动和加性噪声等因素影响,在均匀散射环境中定量分析了上述因素对密钥容量的影响。在分析含噪窄带信道参数的时域统计特性的基础之上,推导了密钥容量时域闭式解,并且分别在均匀散射和非均匀散射环境中验证了推导结果的正确性和适用性。

基于无线信道参数的物理层安全密钥容量

利用无线信道参数提取物理层安全密钥时,密钥容量受加性噪声、信道测量时差、终端移动速度、采样周期和采样点数等因素影响。针对这一问题,该文在均匀散射环境中利用单输入单输出无线信道定量分析密钥容量,推导了密钥容量的闭式解以确定最佳采样周期的约束条件。仿真分析表明该结论同样适用于非均匀散射环境,同时验证将物理层密钥提取技术应用于无线通信系统的可行性。

一种无线信道密钥容量求解方法

为了准确求解合法通信双方利用无线信道生成共享密钥的容量,借助于瑞利衰落统计模型和互易性对无线信道进行建模,得到合法双方接收信号的统计分布;通过对统计分布进行雅克比变换分别推导出双方包络的联合分布和相位的联合分布,进而通过互信息公式求解出相应的两个密钥容量表达式。利用窄带信道的互易性,提出了一种发送信号为非相干载波的密钥生成协议,合法双方在相干时间内以时分双工(TDD)方式对无线信道进行多载波探测,双方分别利用接收信号包络、相位信息生成密钥,将两密钥去除相关性后拼接起来作为最终的密钥以用于安全通信。该协议能够同时利用接收信号的包络和相位信息,且密钥容量与非相干载波的个数成正比。仿真结果表明:分别基于信号包络、相位信息生成的密钥存在相关性;仅由包络和相位信息生成密钥并未充分利用信道特性信息,当信噪比为10dB时,利用接收信号包络、相位的密钥容量的数值求和比利用接收信号的密钥容量低0.3b/s。

窄带信道中基于接收信号相位的密钥容量研究

无线信道具有互易性、时变性和空变性等特点,合法双方可以利用无线信道的特性生成共享密钥。基于此,提出一种密钥容量的求解方法。对窄带信道中基于相关随机源模型的窃听信道进行合理建模,利用信息论及随机信号分析理论,对基于接收信号相位信息的密钥容量进行推导,得到密钥容量的表达式。仿真结果表明,密钥容量随信噪比与合法双方信道相关系数的增大而增大,且基于接收信号相位的密钥容量小于基于接收信号的密钥容量,因此,合法双方为得到更长的密钥,可以进行接收信号包络、相位信息的联合提取。

一种利用OFDM 系统无线信道相位响应的密钥提取方案

针对无线通信系统中利用信道特征提取密钥效率较低的问题，提出了一种利用正交频分复用（OFDM）系统无线信道相位响应的密钥提取方案，该方案首先利用相位随机化的信号对信道相位响应进行探测，并且随机选择一个合法节点对探测得到的信道相位进行量化生成初始密钥；其次，将初始密钥进行映射和预均衡处理后发送给对方节点，实现初始密钥的安全分发；最后，合法双方通过信息协商和保密增强获得安全密钥。该方案充分利用了无线信道相位响应的随机性和互易性，只需要一个合法节点来量化产生初始密钥，减少了量化处理，提升了密钥提取性能，同时由于信道相位响应对于收发端之间的距离十分敏感，保证了该方案的安全性。仿真结果表明当信噪比为 10d B 时，与已有的基于信道相位和信道幅度的密钥提取方案相比，所提方案的密钥容量分别增加 34%和 1.7 倍，密钥不一致率分别降低 37%和 63%，密钥产生速率分别提高 6.6%和 17%，同时所提方案生成的密钥通过了 NIST 随机性测试。

评“二诱骗态相位匹配量子密钥分发方案”

自第一个QKD协议(BB84协议)提出后,经过近40年的不断研究,QKD已逐渐从实验室走向实际应用。由于诱骗态协议与QKD协议的结合能很好解决实际应用中针对非理想单光子源的光子数分离攻击,因而成为当前实际应用中最有效和安全的组合方案,但QKD的密钥生成效率R始终难以突破密钥容量(secret key capacity,SKC)的限制,即。在众多改建方案中,有的是安全性未得到证明,有的对系统的存储、计算、信道稳定性等方面提出了更高的要求。

基于相位响应独立性的衰落信道加密方法

现有的密钥加密方法无法保证密钥分发的安全性。针对上述问题,提出了一种基于信道相位响应独立性的衰落信道加密方法。通过将发送方和窃听方之间的信道化为两个信道的级联计算得出密钥各态历经的安全容量,在此基础上,对离散PSK信源加密的参数进行了讨论,最终实现信息的加密。仿真结果表明,当合法接收方的接收信号相位估计误差为0.001时,误码率会迅速上升为0.5。