面向物联网的物理层密钥生成技术研究

发布时间：2021-05-26 12:29

　　随着物联网技术的快速发展,物联网面临的安全问题日益严峻。物联网中海量节点与自组织组网方式,给传统加密体制的密钥分发与管理带来严峻的挑战。物理层密钥生成技术的出现为密钥的分发与管理提供了新思路,合法通信双方从共享的无线信道中直接提取密钥,无需进行密钥分发,且实现复杂度低,比较适用于物联网。现有研究大多针对物理层密钥生成技术在物联网中应用的实验测试,且所提方法主要针对传统的点对点密钥生成,没有针对物联网准静态环境和自组织组网开展研究,仍存在以下三个问题:1)物联网准静态信道下信道变化缓慢导致密钥生成速率低;2)物联网多跳场景下合法通信双方无共享信道导致无法直接提取密钥;3)现有组密钥生成方法基于成对密钥生成,需多次协商导致组密钥生成效率低。针对上述问题,本文依托国家自然科学基金项目“基于博弈的物理层安全组网技术研究”和“基于接收信号随机特性的轻量级物理层密钥生成”,借助物联网中丰富的节点资源,针对面向物联网的物理层密钥生成技术开展专门研究。首先在合法通信双方单跳通信场景准静态信道下提出了基于中继辅助的密钥生成方法,然后在多跳通信场景下提出了基于安全私密传输的密钥生成方法,最后在组通信场景下... 

【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号定义
英文缩略语表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 物理层密钥生成技术研究现状
        1.2.1 物理层密钥生成技术理论研究
        1.2.2 经典物理层密钥生成方法研究
        1.2.3 新场景下的密钥生成方法研究
        1.2.4 物联网场景下的密钥生成方法
    1.3 问题的提出与分析
    1.4 论文的主要研究内容和章节安排
        1.4.1 论文主要研究内容
        1.4.2 论文章节安排
第二章 基于互易信道的源型密钥生成模型及方法
    2.1 引言
    2.2 系统模型
    2.3 私密信息共享
    2.4 可达密钥速率
    2.5 密钥协商
    2.6 本章小结
第三章 准静态信道下基于中继辅助的密钥生成方法
    3.1 引言
    3.2 基于安全网络编码的中继辅助方法
    3.3 基于单中继辅助的密钥生成方法
        3.3.1 系统模型
        3.3.2 密钥生成方法
        3.3.3 安全性分析
    3.4 基于多中继辅助的密钥生成方法
        3.4.1 系统模型
        3.4.2 密钥生成方法
        3.4.3 安全性分析
        3.4.4 可达密钥速率最优化
    3.5 仿真分析
        3.5.1 单中继辅助时的性能仿真
        3.5.2 多中继辅助时的性能仿真
    3.6 本章小结
第四章 多跳场景下基于安全私密传输的密钥生成方法
    4.1 引言
    4.2 安全私密传输方法
    4.3 单路径下基于安全私密传输的密钥生成方法
        4.3.1 系统模型
        4.3.2 密钥生成方法
        4.3.3 安全性分析
    4.4 基于多路径的密钥生成方法
        4.4.1 系统模型
        4.4.2 密钥生成方法
        4.4.3 安全性分析
    4.5 仿真分析
        4.5.1 单一传输路径时的性能仿真
        4.5.2 多传输路径时的性能仿真
    4.6 本章小结
第五章 基于安全私密共享的组密钥生成方法
    5.1 引言
    5.2 星型网络的组密钥生成方法
        5.2.1 系统模型
        5.2.2 安全私密共享方法
        5.2.3 组密钥生成方法
        5.2.4 安全性分析
        5.2.5 仿真分析
    5.3 链型网络的组密钥生成
        5.3.1 系统模型
        5.3.2 安全私密共享方法
        5.3.3 组密钥生成方法
        5.3.4 安全性分析
        5.3.5 仿真分析
    5.4 一般网络的组密钥生成
        5.4.1 系统模型
        5.4.2 组密钥生成方法
        5.4.3 安全性分析
        5.4.4 仿真分析
    5.5 本章小结
第六章 结束语
    6.1 论文主要的创新点和贡献
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MIMO接收信号空间的密钥生成方案[J]. 楼洋明,金梁,钟州,黄开枝,张胜军.  中国科学:信息科学. 2017(03)
[2]Phase detection based range estimation with a dual-band robust Chinese remainder theorem[J]. YANG Bin,WANG WenJie,XIA XiangGen,YIN QinYe.  Science China（Information Sciences）. 2014(02)
[3]基于信道特征量化的自适应密钥生成方案设计[J]. 戴峤,金梁,黄开枝.  通信学报. 2014(01)
[4]密钥生成系统中的双门限量化算法研究[J]. 蔡文炳,张水莲,辛刚,于大鹏.  信号处理. 2013(06)
[5]量子密钥分发私密放大的实现[J]. 杜鹏燕,白增亮,王旭阳,李永民.  量子光学学报. 2013(02)
[6]量子密钥分发中Cascade协议的一种改进方案[J]. 马文峰,曾贵华.  量子光学学报. 2010(04)

硕士论文
[1]诱饵态QKD后处理的通信与私密放大模块研究及硬件实现[D]. 马思友.哈尔滨工业大学 2014
[2]无线通信中物理层安全密钥提取技术研究[D]. 盛旺.南京邮电大学 2014
[3]量子密钥分发私密放大的研究[D]. 杜鹏燕.山西大学 2013
[4]基于无线信道特性生成密钥的理论限及量化方法研究[D]. 蔡文炳.解放军信息工程大学 2013
[5]连续变量量子密钥分发后处理算法研究[D]. 林毅.上海交通大学 2013
[6]基于无线信道特征提取的密钥生成技术研究[D]. 周百鹏.解放军信息工程大学 2011
[7]量子密钥分发中的协商和保密增强的研究[D]. 钱旭东.上海交通大学 2007



本文编号：3206380