基于物理加密及KNN算法的核军控核查技术研究

现阶段军控核查技术所面临的困难在于:核查人员需要在不探测敏感信息的前提下,对被检核武器的真实性给出准确结论。本工作结合物理掩模加密技术与K近邻算法,提出一种可自主加密识别核武器身份信息的核查系统。利用Geant4搭建基于中子裂变反应的物理加密辐射指纹采集装置,并通过构造多种作弊情景下的样本建立数据库,同时本研究选择KNN算法建立机器学习模型应用于未知项目的身份认证,并从鲁棒性和安全性两方面量化了该核查系统的可行性。结果表明,当样本同位素丰度由武器级铀变为较低级浓缩铀(235U的丰度由96%变为70%及以下)或者样本几何形状发生细微改变时,该系统对这两种典型的作弊情景具有优良的鉴别能力。该核查方法利用智能算法实现了核武器的自主认证,提高效率的同时有效规避了人工篡改和窥探敏感信息的风险,此外,结合物理掩模加密技术,使得敏感信息从始至终没被测量,在一定程度上降低了通过软件后门等手段作弊的风险。基于物理加密及K近邻算法的核军控核查技术能够在保护被测项目敏感信息的基础上,以较高的准确率和效率鉴定其真实性。

基于DFT-S-OFDM传输方式的物理层双矩阵密钥加密算法

现有基于OFDM调制的物理层加密算法的安全性普遍依赖于较大的子载波个数,且不能抵抗明文密文攻击,当子载波个数比较少时,其密钥空间快速变小,安全性急剧下降,因此,很难适应资源受限终端的安全通信需求.针对这一共性问题,文中利用LTE上行链路采用的DFT-S-OFDM传输方式以及资源块划分方式,提出了一种基于双矩阵变换的物理层加密算法.该算法主要包含两个步骤:一是通过AES计数器模式控制产生两个对角密钥矩阵;二是通过密钥矩阵控制N点DFT变换前后的数据,使得密文、明文和密钥之间形成非线性方程组关系.通过这个加密过程,实现两个目的,一是利用DFT-S-OFDM传输方式的特点,实现对输入的明文和输出的密文分别加密的目的,保证算法具备抵抗明文密文攻击能力;二是实现明文、密文和密钥三者之间的非线性关系,保证算法的安全.算法设置了两种密钥工作模式,第一种为每加密N-1组明文就改变一次子密钥,第二种为每加密大于等于N组明文才改变一次子密钥.在无噪的理想情况和有噪的非理想情况下,详细分析了两种密钥工作模式的安全性.理论分析结果表明,在子载波数大于等于12的情况下,第一种密钥工作模式无论在理想条件还是有扰信道条件下,均可以抵抗穷举攻击和明文密文攻击,保证算法的安全性,第二种密钥工作模式只有在有扰信道条件下才可以抵抗穷举攻击和明文密文攻击,保证算法安全;在两种密钥工作模式下,算法均不会改变DFT-S-OFDM系统中的峰均功率比.分别仿真分析了加密前后系统的峰均比、误码率等参数的变化,仿真数据证实了理论分析所得的结论,表明算法对系统的峰均比、功率以及误码特性等固有性能影响较小,能够在子载波数比较小的情况下,很好的保证通信数据的安全性,满足资源受限终端的安全通信需求.

基于加密物理片的数值流形法中局部网格加密

数值流形法的数学网格不需要适应求解域内各种不连续界面和边界,因此,总可以用规则的结构化网格建立数学覆盖。但对于大多数问题,在整个求解域上布置统一密度的网格显得浪费。因此,需要研究在结构化网格上实施局部加密,建立了加密物理片的方法用以解决这一问题。具体的实施过程中,确定了需要加密的区域后,先在这些区域布置规则的精细网格,然后找到这些区域中包含的原始网格中的物理片,用精细网格上建立的插值代替被加密物理片上的局部近似,从而提高了局部近似的阶次。数值算例结果表明,该方法收敛性良好。另外,如果所有物理片上的局部近似都采用0阶多项式(常数),那么将会得到正定的刚度矩阵。

基于遗传算法的全索引调制的物理层加密算法

基于带指数调制的OFDM系统(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM)以其潜在的分集增益而被人们所熟知。随后,一种基于遗传算法的全索引调制的OFDM(GA-OFDM-AIM)方案被提出,与传统的OFDM-IM相比,其采用遗传算法辅助子块设计,通过交叉、变异和选择过程,得到了低误码率的子块实现,但由于窃听者可以通过搜索算法或检测信道中的子块,传输安全无法得到保证,为此提出了基于遗传算法的全索引调制的物理层加密算法。利用无线信道特点,采用密钥生成技术提取初始密钥并且作为混沌发生器的初始值产生混沌序列,再利用该混沌序列对GA-OFDM-AIM中的子块进行星座点映射和星座旋转,打乱了星座阶数和调制类型的特征,使得窃听者难以破解系统的参数。为验证该算法的有效性和安全性,分析了不同的攻击模型,并比较了加密前后星座的误码性能。安全分析和仿真结果表明,该方案能有效地提高系统的安全性和传输性能。

信道估计误差对物理层安全加密方案的影响

为在物理层中进行信息安全传输,提出一种基于星座模糊的物理层加密方案。将信道系数作为密钥,采用信道系数与已调符号矢量叠加的方式实现加密。考虑信道估计存在误差的实际情况,分析信道估计误差对星座模糊加密方案性能的影响,推导带有相位估计误差的接收端误码率理论公式。仿真结果表明,该方案能实现保密通信,且其系统对信道相位误差具有一定的容忍度,信道相位误差在15°内时系统具有鲁棒性,但误差大于42°时系统误码率为1。

一种基于物理层加密的OFDM系统设计与实现

在5G无线通信系统中,高效、快速、安全地传输信息对整个通信系统有着重大意义。针对基于计算量的现代密码学系统算法高功耗、高复杂度的特点加之其面临巨大安全挑战的背景,提出并仿真验证了一种基于物理层加密的OFDM通信系统。该系统通过加密调制联合设计,在复数域对调制后的复数信号进行等距变换,以混淆原始信号波形特征,从而达到更高的安全性。理论分析和仿真结果表明,在各种信道中,该系统在保证OFDM系统通信性能的前提下,可以实现低功耗、低复杂度、低时延的物理层加密从而有效地提高系统的安全性能。

物理层加密及其在空间信息网络防护中的应用

传统的网络安全防护中分层加密只涉及到网络的应用层、传输层、网络层和链路层,而在物理层通常没有密码防护。针对这一问题,在阐述物理层加密基本原理的基础上,给出了信道编码加密、调制加密、扩频加密等三种典型的物理层加密方法,从而为空间信息网络安全防护提供了新的方法和思路。

无人机无线通信的信道安全加密方法

针对无人机用于侦察或火力打击时,传输的控制命令和无人机自身的坐标需要保密,提出了一种新的物理层加密方法。鉴于无人机和地面站分别有一对有限维度的预测双向信道向量(ERCVs),该方法首先使用连续加密函数(CEF),将无人机和地面站的两个ERCVs分别转化为两个任意维度的准连续伪随机数序列(QCPRNs),然后,把QCPRNs进一步转化为两个均匀分布(UD)的QCPRNs序列,并将UD-QCPRNs以模数方式叠加到无人机传输的信息上,地面站产生UD-QCPRNs完成在地面的解密,为无人机安全的对地通信执行了信息和坐标的隐藏。仿真实验证明:所提议的方法可以对抗攻击者可能的任何探测方法,适用于无人机的安全飞行或战争任务的完成。

基于星座模糊的物理层加密技术研究

利用对实际调制信号的星座映射设计,置乱已调符号的星座来保护调制方式和已调信息,从而保证信息传输的安全。提出一种基于信道系数的星座模糊设计(Constellation Obfuscation base on Channel coefficient,COC)方案,利用无线信道互易性和时变性特点,将信道系数作为初始密钥,在不需要部署第三方或密钥共享的情况下实现密钥生成。仿真结果表明,方案对信息具有很好的隐蔽作用,可以实现对被动窃听端攻击的保密。

退化高斯窃听信道下极化码加密编码算法研究

针对退化高斯窃听信道下的物理层安全问题,本文提出了一种基于极化码的物理层加密安全编码算法。该算法将信道分解为安全信道集合及非安全信道集合,并利用安全信道发送的信息对非安全信道发送的信息加密后再进行编码,从而实现数据信息传输的可靠性和安全性。理论分析及仿真试验结果表明:在退化高斯窃听信道下,所提出的加密编码算法能保证合法用户间的可靠通信、防止窃听者破译数据信息,提高了通信系统的可靠性和安全性。此外,该算法利用安全信道和非安全信道发送数据信息,有效地节省信道资源,提高信道利用率。

5G通信背景下物理层安全技术研究

5G通信技术的迅速发展给通信安全提出了更高的要求,作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全(Physical Layer Security,PLS)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。首先,对通信系统的各协议层以及不同协议层存在的安全威胁和漏洞进行了简单介绍;接着,针对物理层存在的安全问题,对目前所使用的物理层安全研究方向进行了总结和描述;最后,基于物理层密钥生成技术和物理层加密技术,提出了可采用的安全方案,着重介绍了基于调制的物理层加密技术和基于编码的物理层加密技术,从而保证系统的安全性能。

空天地通信网络中物理层安全技术综述

空天地一体化通信网络是未来无线通信的发展趋势,其固有的广播特性和广阔的覆盖区域,将导致网络通信系统面临严重的安全威胁。如何保证空天地通信网络的安全性是一个亟待解决的问题。物理层安全技术作为一种有效的安全手段,在无线通信领域受到越来越多的关注。介绍了物理层安全的基础以及空天地通信信道模型,并对物理层安全中常见的窃听编码、波束成形、人工噪声、中继协作干扰和物理层密钥加密等技术进行了介绍和总结,最后提出了空天地通信网络中物理层安全面临的挑战和未来的发展趋势。

物理层安全星座模糊设计方法的性能研究

物理层安全加密技术是一种有效保证信息安全传输的物理层安全方法。此技术通过相位旋转、调制星座多样性、符号模糊、幅度调节和符号顺序变化等手段设计信号星座,保护调制方式与调制符号信息。现有的物理层安全加密技术存在密钥共享不保密和星座模糊度不足等缺点。多符号模糊(Mutiple Inter-symbol Obfuscation,MIO)方案采用人工噪声符号密钥与已调符号矢量叠加的加密方法来解决星座模糊度不足的问题。受MIO的启发,文中将信道系数与已调符号矢量叠加,提出了一种基于星座模糊设计(Constellation Obfuscatio Design,COD)的物理层安全加密方案。在TDD模式和信道互易的条件下,将合法信道的信道系数作为密钥,来解决密钥预分享不保密的问题。文中详细介绍了发端加密与合法接收端解密的完整传输过程,并针对高阶累积量的调制识别和智能攻击型窃听者进行接收处理分析;推导出瑞利衰落信道下的合法接收端误码率理论公式;对合法接收端、高阶累积量的调制识别窃听端和智能攻击型窃听端的误码率进行仿真,并对比了MIO方案合法接收端、窃听端的性能。仿真结果显示:合法接收端误码率为1×10-4时,COD方案的信噪比比MIO方案的低6 dB;对COD方案加密后,当信噪比为0时,调制识别成功率为11.8%,调制识别成功率最高可达25%且在信噪比大于40 dB后保持稳定;前3个数据包中,COD方案智能攻击型窃听端的误码率始终为0.284,知晓起始密钥的MIO方案窃听端的误码率则较低;信噪比在0~54 dB范围内时,合法接收端的误码率性能始终优于调制识别窃听端和智能攻击型窃听端。因此,所提COD方案能够保障安全通信,抵御调制识别和智能攻击型窃听者的攻击,并且COD方案的有效性和可靠性均优于MIO方案。

5G通信背景下物理层安全技术研究

5G技术的飞速发展对于通信安全提出了更高的要求,本文首先介绍了5G技术目前的发展概况,介绍了增加5G技术传输安全的必要性,发现拓展物理层安全技术为提升信息传输的安全性和稳定性提供了突破口,随后对物理层安全的相关理论以及现行技术的基本情况进行了介绍,最后提出了基于5G通信背景下的物理层安全技术实施路径。

SM4算法在无线通信中的硬件实现与应用

随着无线通信的快速发展与普及,通信的安全问题成为研究的重点。针对数据吞吐量不高,但实时性要求严格的无线通信问题,设计了一个SM4的硬件电路模块。在Altera的Cyclone系列FPGA上占用1 875个逻辑单元,时钟频率100 MHz,吞吐率为266.5 Mb/s。将该模块应用于此通信链路中,并搭建了一个无线通信加密平台,实验结果表明SM4加密算法在物理层上的应用对于信息传输的安全具有重要意义。

基于分组密码的物理层加密通信系统

传统安全通信系统分别设计信道编码、密码算法等模块,系统安全性几乎不受信道误码影响。借鉴物理层加密的概念,该文提出一种系统化设计方法,利用信道误码进一步提高系统安全性。提出对该系统进行安全性定量评估的方法,分别计算码字相关性和信道误码对安全性的影响,为研究该类系统提供了新的技术途径。理论和仿真结果表明:当二进制对称信道(BSC)的比特翻转概率大于阈值时,所设计的基于分组密码的物理层加密通信系统具有高于传统安全通信系统的安全性。

基于无线OFDM系统的调制方式保护算法

随着无线通信系统的宽带化,传统的数据加密算法具有很高的计算复杂度,并且没有考虑到物理层调制方式的安全性。针对这一问题,从物理层加密的角度,提出了一种基于无线OFDM系统的调制方式保护算法。在单载波和多载波情况下,分别对所提算法的调制方式保护效果进行了分析,并通过采用典型的认知无线电调制识别方法对加密前后的识别率进行了仿真和比较。理论分析和仿真结果表明,所提算法在不改变原系统固有性能的情况下,具有不错的调制方式保护性能。

基于冗余中继的协作通信网络安全传输

空间位置的不同是无线通信中区分不同用户的最重要特征,针对多点协作通信网络提出一种利用随机选择冗余中继转发信号的无线信道加密方法。该方法在中继节点空间位置固定的情况下,随机选取中继节点以达到信道加密的目的;同时通过调整中继节点发送信号的相位,使得发送信号的能量在合法用户处聚集。仿真结果表明,该无线信道加密方法在保证合法用户正常接收信号的情况下,大大降低了被非法用户截获的概率。

100G移动硬盘

矽霸推出100G移动硬盘，具备抗震、高电压保护、智能物理加密等性能。此外内嵌随身信息管理、随身时间管理、随身通讯管理、绿色应用等功能。

基于无线信道特征的内生安全通信技术及应用

伴随着信息技术的高速发展,无线通信网络的安全形势日益严峻。数以亿计的设备接入无线通信网络中,针对用户隐私以及基础网络环境的窃听、攻击事件频频发生,无线通信网络的安全问题已成为限制无线通信业务广泛开展的严重障碍。传统认证与加密机制与传输相脱离,以密码算法和分发密钥的私密性为前提,容易受到物理层的攻击。为此,迫切需要深入开展面向物理层的安全机制研究。从无线通信网络的根源出发,面向无线信道的内生属性,研究了基于无线信道特征的内生安全通信架构,并针对此架构提出了基于射频指纹与信道密钥的内生安全通信技术方案。该架构将认证、加密与传输融为一体,从体系结构上增强了防御效果;利用无线信道特征的内生特点,从技术手段上提高了安全性能。