無線信道中的密鑰進化與加密.pdf

1、無線網絡可以利用物理層的信道噪聲來增強系統(tǒng)的安全性能。通常物理層安全協(xié)議針對特定無線信道的噪聲特性進行設計，并假設竊聽者的信道特性已知，但在實際中該假設是不可行的。
　　本文主要研究竊聽信道中安全通信的密鑰協(xié)商機制，針對無線信道的安全通信問題，提出密鑰進化協(xié)議，設計基于動態(tài)秘密的加密機制。密鑰進化的基本思想是在包含噪聲的無線信道中，利用無線通信過程中傳輸?shù)男畔ⅲ购戏ㄓ脩舻拿荑€隨傳輸數(shù)據(jù)流不斷進化，而不用假設敵手的信道特征已知。如

2、果合法用戶之間存在認證信道，即使敵手的信道相比合法用戶的信道具有優(yōu)勢，合法用戶之間也能建立安全的會話密鑰。密鑰進化在信息論上，是一個熵增過程。對比常見的用戶名和密碼認證技術，已有的安全體系，都是密鑰用的時間越長，被泄露和攻擊的可能性就越大，而密鑰進化協(xié)議則是隨著時間的推移，密鑰的安全性不會下降的安全技術。
　　本文首先討論一個特殊的搭線竊聽信道模型，主信道是無噪聲的，竊聽信道是二元對稱信道，然后將其推廣到一般的竊聽信道，即主信道和

3、竊聽信道都是二元對稱信道。在此基礎上，構造基于動態(tài)秘密的密鑰進化協(xié)議，并且研究和分析了協(xié)議的安全特性。最后，提出k容忍加密機制（k-Resistance Encryption Scheme，k-RES），能夠容忍加密密鑰和解密密鑰之間最多有k比特不同。k-RES的目的是利用具有微小差異的密鑰對長度相對較短的消息進行加密。如果一對密鑰最多有k比特不同，則接收者可以解密消息，否則無法解密。k-RES可以等價于一個搭線竊聽信道，即誤差概率不大