無(wú)線信道中的密鑰進(jìn)化與加密.pdf

1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以利用物理層的信道噪聲來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性能。通常物理層安全協(xié)議針對(duì)特定無(wú)線信道的噪聲特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，并假設(shè)竊聽(tīng)者的信道特性已知，但在實(shí)際中該假設(shè)是不可行的。
　　本文主要研究竊聽(tīng)信道中安全通信的密鑰協(xié)商機(jī)制，針對(duì)無(wú)線信道的安全通信問(wèn)題，提出密鑰進(jìn)化協(xié)議，設(shè)計(jì)基于動(dòng)態(tài)秘密的加密機(jī)制。密鑰進(jìn)化的基本思想是在包含噪聲的無(wú)線信道中，利用無(wú)線通信過(guò)程中傳輸?shù)男畔?，使合法用?hù)的密鑰隨傳輸數(shù)據(jù)流不斷進(jìn)化，而不用假設(shè)敵手的信道特征已知。如

2、果合法用戶(hù)之間存在認(rèn)證信道，即使敵手的信道相比合法用戶(hù)的信道具有優(yōu)勢(shì)，合法用戶(hù)之間也能建立安全的會(huì)話密鑰。密鑰進(jìn)化在信息論上，是一個(gè)熵增過(guò)程。對(duì)比常見(jiàn)的用戶(hù)名和密碼認(rèn)證技術(shù)，已有的安全體系，都是密鑰用的時(shí)間越長(zhǎng)，被泄露和攻擊的可能性就越大，而密鑰進(jìn)化協(xié)議則是隨著時(shí)間的推移，密鑰的安全性不會(huì)下降的安全技術(shù)。
　　本文首先討論一個(gè)特殊的搭線竊聽(tīng)信道模型，主信道是無(wú)噪聲的，竊聽(tīng)信道是二元對(duì)稱(chēng)信道，然后將其推廣到一般的竊聽(tīng)信道，即主信道和

3、竊聽(tīng)信道都是二元對(duì)稱(chēng)信道。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)造基于動(dòng)態(tài)秘密的密鑰進(jìn)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(jī)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(duì)長(zhǎng)度相對(duì)較短的消息進(jìn)行加密。如果一對(duì)密鑰最多有k比特不同，則接收者可以解密消息，否則無(wú)法解密。k-RES可以等價(jià)于一個(gè)搭線竊聽(tīng)信道，即誤差概率不大