无线信道密钥生成中近端窃听及抵御方法的研究文献综述

 2022-09-25 16:21:22

文献综述(或调研报告):

无线信道密钥生成中近端窃听及抵御方法研究文献综述

1 前言

随着5G时代的来临以及物联网的快速发展,各种各样的无线设备开始进入人们的生活中,随之而来的是人们对于无线通信安全更加的担忧。由于无线通信的传播媒介是开放的,所以无线通信的过程也就容易遭到非法用户的窃听。传统的保障通信安全的方法是使用公钥和私钥来进行通信时的加密和解密,然而这种方法是基于加解密计算的复杂性来考虑的,并且假设非法用户没有足够的能力计算出密钥,但现在云计算以及量子计算机的出现已经使这个方案不再是完全可靠。所以,利用无线信道的特性来保护传输的安全引起了全世界的高度关注。其中,Wyner提出了窃听信道的模型[5],表明当窃听者的信道是合法接收者的退化信道时,存在某种方法在保证不泄露给窃听者任何信息的条件下,最大化发送者到合法接收者的传输速率。除此之外,Maurer提出了一种当窃听者的信道优于合法接收者时仍可以进行安全通信的方法[6]。该方法的核心在于让合法通信双方通过公共信道和无差错的反馈信道通信共同产生一组安全密钥。此后,物理层安全的研究分为Wyner的无密钥安全和Maurer的无线密钥安全两个方向。本文着重研究无线密钥安全。

2 无线密钥的生成方法

衡量无线密钥生成方法的标准通常有三个:密钥熵、比特错误率以及密钥生成速率,其中比特错误率是指Alice和Bob双方生成密钥的不一致率[8]。周世东等在[3]指出当合法用户在一定范围内移动时,对密钥生成速率上界的影响主要来源于信道信息的相位分布的变化,当移动范围远大于1个波长时,即使再增加移动范围,相位分布几乎不变,此时密钥生成速率上界也几乎不会发生变化。

无线密钥生成的主要流程包括信道测量、量化、信息调和、隐私放大四个步骤[9]

2.1 信道测量

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