基于无线信道直接加密的物理层安全通信技术  

作　　者：石煜昊 唐杰[1] 王睿斐 文红[1] PIN Han-Ho Shih Yu Chang 

机构地区：[1]电子科技大学,四川611731 [2]University of Waterloo Ontario Canada, N2L3G1

出　　处：《网络安全技术与应用》2024年第10期67-70,共4页Network Security Technology & Application

基　　金：四川省科技计划项目(2022YFH0098)资助。

摘　　要：本文提出了一种新的基于无线信道直接加密的物理层安全通信技术。不同于传统的基于物理信道的密钥生成技术通常向合法通信双方将无线信道量化,再进行密钥协商,从而在合法通信双方生成两个完全相同的比特串作为上层密码算法加密的密钥。本文的方案中通过提取合法双方的无线信道特征的量化后的比特,通过设计的轻量级加解密算法直接对物理层比特进行加密。相比传统方案,本方案避免了物理层密钥分发的密钥协商过程,大大提升了密钥生成速率。其基本原理是合法通信双方在物理层直接用不同的密钥直接对已编码比特信息加密,而合法接收方仍然可以通过信道译码得到较低的误码率从而恢复信源比特信息,而非法窃听者由于密钥比特和合法通信双方不一致而无法解密。通过实验验证,验证了在信息传输过程中信道差错率低于5*10^-2情况下,该模型能够在保证窃听者无法解密的同时能够实现合法通信者以平均正确率99.6%接收。此外,通过修改编码的参数,本文找到了不同信噪比下最为合适的传输效率。本文的方案可在对物理层信号进行安全增强的同时兼容上层安全加解密算法,具有广泛的应用前景。

关 键 词：物理层密钥 信息加密 纠错编码 密钥生成效率 

分 类 号：TN918.4[电子电信—通信与信息系统]