物理层密钥生成技术应用与研究

发布时间：2023-10-16 20:42

　　物理层密钥生成技术是一项以无线信道特征作为随机源生成密钥的安全技术,该技术利用信道的互易性保证密钥一致,利用信道的空时随机性确保密钥生成安全。本文从密钥生成技术的方案性能、应用场景、研究模型三个角度分别展开了相应的研究。从性能角度出发,提出了一个基于正交频分复用(OFDM)系统信道响应的高度自适应密钥生成方案。首先,通过线性最小均方误差估计(LMMSE)提高了信道估计准确性;其次,利用交织结合预处理技术增强了密钥随机性(KR);然后,提出一个可同时自适应生成量化级数、量化门限、保护间隔的高度自适应量化方法,提高了方案对动态环境的适应能力;最后,仿真结果显示在相同散射环境下该方案的密钥一致性(KAR)和KR均高于一般的密钥生成方案。从应用场景出发,将密钥生成技术推广至时分双工水下声(TDD-UWA)通信系统。首先,分析了密钥生成技术在TDD-UWA通信系统中面临的关键问题;其次,提出了一个本地导频辅助信道探测停等协议解决了由较大传播时延引起的互易性受损问题,利用流水线机制进一步解决了密钥生成速率(KGR)随通信距离增大而骤降的问题;再次,论证了传统的一致性增强机制在所提协议中的可行性,并...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 物理层密钥生成技术研究背景
    1.2 物理层密钥生成技术研究现状
        1.2.1 方案性能方向
        1.2.2 应用场景方向
        1.2.3 研究模型方向
    1.3 论文研究内容及安排
第二章 预备知识
    2.1 研究模型
    2.2 主要性能指标
    2.3 常见研究步骤
    2.4 本章小结
第三章 高度自适应的密钥生成方案设计
    3.1 信道估计
    3.2 交织结合预处理
        3.2.1 DCT预处理
        3.2.2 WT预处理
        3.2.3 PCA预处理
        3.2.4 交织结合预处理
    3.3 高度自适应量化
        3.3.1 保护间隔自适应
        3.3.2 量化级数自适应
        3.3.3 量化门限自适应
    3.4 高度自适应密钥生成方案
    3.5 仿真结果与性能分析
        3.5.1 密钥一致性
        3.5.2 密钥随机性
    3.6 本章小结
第四章 水下声通信密钥生成方案设计
    4.1 水声通信中应用密钥生成技术的难点
    4.2 信道探测协议
        4.2.1 本地导频辅助信道探测停等协议
        4.2.2 传统一致性增强技术在水声通信中的应用
        4.2.3 安全性分析
        4.2.4 流水线协议
        4.2.5 优势
    4.3 补偿聚合量化
    4.4 方案设计
    4.5 仿真结果与性能分析
        4.5.1 密钥一致性
        4.5.2 密钥生成速率
        4.5.3 密钥随机性
    4.6 本章小结
第五章 密钥生成技术必要条件及安全性研究
    5.1 已有协议研究
        5.1.1 公共导频信道探测协议
        5.1.2 EVSKey信道探测协议
    5.2 非时限信道探测协议
        5.2.1 必要条件
        5.2.2 安全性分析
        5.2.3 小结
    5.3 多中继扩展
        5.3.1 中继直接转发扩展
        5.3.2 中继辅助保密扩展
    5.4 仿真结果与性能分析
        5.4.1 电磁波通信中的误码率性能
        5.4.2 水下声通信中的误码率性能
        5.4.3 相干时延比
        5.4.4 多中继可扩展性
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3854616