无线信道物理层密钥生成与协商技术研究

发布时间：2020-04-10 10:31

【摘要】：进入二十一世纪后,得益于无线通信技术的迅速发展,普通大众可以摆脱有线通信的束缚,便捷低廉的实现随时随处通信,因此无线通信成为了社会生产生活中主流的通信方式。但由于无线通信的广播性和开放性,通信传递的信息极易被窃听获取,这对无线通信的隐私和安全造成了极大的挑战,甚至会影响个人的生活乃至于社会的稳定。如何有效的保护无线通信中的信息安全,成为了技术研究的重点。无线信道物理层密钥技术是增强无线通信安全的新兴技术,在时分双工模式下,利用通信双方无线信道的互易性与时变性,不仅可以提取相同的信道特征信息生成密钥,还能进一步实现“一次一密”的动态密钥生成,与传统通信安全技术结合,提升现有无线通信的安全性。不过由于信道的延迟的和环境噪声的影响,在通信条件较差的情况下,收发两端初始生成的密钥会存在一致率较低等问题。对于密钥生成过程中获得的信道特征不完全一致而造成的密钥误差的情况,则需要通过密钥协商进行解决。密钥协商由密钥信息调和与增强两个部分组成,密钥信息调和负责纠正密钥错码,提高正确率;而密钥增强则判定密钥信息调和是否成功,删除信息调和失败的密钥。在本文中,提取无线信道中的特征生成密钥,通过密钥协商提升密钥的一致性,对协商的正确率和速度进行研究,论文的主要研究工作如下:(1)对无线信道物理层密钥信息调和方法进行了回顾和研究,归纳了不同信息调和方法的优缺点。设计了一种基于改进的LDPC校验的密钥信息调和方法,该方法采用offset-base计算公式,可以更新校验节点,使LDPC能对不一致的物理层初始密钥进行较好的纠错。论文对该方法的纠错性能和算法的迭代次数进行了仿真研究。(2)使用哈希函数对信息调和后的物理层密钥进行了密钥增强,判断密钥的一致性,对不一致密钥进行删除,在标准密钥增强方案基础上,给出了一种简化的密钥增强方案。对两种密钥增强的正确率进行了仿真分析,对比其性能。(3)对多比特量化无线信道物理层密钥进行了研究,通过对特征空间划分得到了基于幅度、相位以及幅度相位联合的三种特征信息提取的多比特量化物理层密钥生成方案,对各方案进行数据仿真比较了它们的误码率和随机性。通过对改进的LDPC进行修正,设计了适合于多比特量化物理层密钥的信息调和方案。最后对多比特量化密钥协商的纠错性能和算法的迭代次数进行了仿真研究。
【图文】：

究生学位论文 第四章 多比特量化量化区间量化噪声平均值为 0。等概率量化从而使得每一量化区间的概率相等，保证随算法生成的密钥长度几乎相等，在相关系数，另外在特征信息数值相互独立的情况下，布，保证密钥的随机性。理层密钥为例来分析多比特量化物理层密3类量化方案。，在 服从均匀分布，可以利用均匀量化化区间：

图4.2 2bit纯幅度量化区间B 个区间，，根据文献[32]，为了使每一区间概 的相关倍数，具体的量化方案如表 4.2 所表 4.2 2 比特纯幅度密钥量化方案k 量化值 区间123400110110 ( ( ( ( с 位量化方案道特征信息进行联合量化，有多种量化组第一步都将幅度区间化为了两个同心圆，示的是 1 比特幅度和 1 比特相位量化的 A
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918.4

【参考文献】

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1 李古月;胡爱群;石乐;;无线信道的密钥生成方法[J];密码学报;2014年03期

2 魏浩;郑宝玉;侯晓峗;吉晓东;;基于放大转发的双向中继信道密钥生成[J];电子与信息学报;2013年06期

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4 周百鹏;黄开枝;金梁;李印海;;一种基于多径相对时延的密钥生成方法[J];计算机应用研究;2011年06期

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1 蔡文炳;基于无线信道特性生成密钥的理论限及量化方法研究[D];解放军信息工程大学;2013年

本文编号：2622117