接入安全與數(shù)據(jù)保密是無線網(wǎng)絡(luò)安全性和保密性的兩個最重要的因素.然而,基于計算安全的身份認證及保密通信方法在未來信息化系統(tǒng)中面臨巨大挑戰(zhàn).與此同時,基于信息論安全的物理層安全為身份認證和保密通信開辟了新的思路.本文綜述了近年來基于設(shè)備與信道特征的物理層安全方法的研究進展.利用無線通信設(shè)備、信道的特性可以從物理層實現(xiàn)設(shè)備身份的識別與認證以及密鑰的分發(fā)與更新,同時具備高度安全性與使用便捷性.其中,設(shè)備指紋方法從發(fā)射信號中提取發(fā)送設(shè)備的特征,作為設(shè)備身份的唯一標識,從而準確識別不同發(fā)射源個體.指紋的唯一性、魯棒性、長時不變性、獨立性、統(tǒng)一性和可移植性是設(shè)備指紋身份認證的依據(jù).而基于信道特征的密鑰生成方法則從接收射頻信號中提取互易的上下行信道的參數(shù),轉(zhuǎn)化為對稱密鑰,實現(xiàn)一次一密的安全傳輸.同樣地,密鑰的一致性、隨機性、防竊聽性則是反映無線信道密鑰生成方法性能的關(guān)鍵要素.本文對設(shè)備指紋與信道密鑰的關(guān)鍵要素歸納分析,并指出目前存在的幾類難點問題.最后,本文討論了在未來移動通信中該技術(shù)新的應用場景.

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【部分圖文】：

圖2設(shè)備指紋識別/認證的通用方法

(3)指紋識別.最后也是關(guān)鍵的一步是開發(fā)指紋識別算法來識別無線設(shè)備并檢測非法設(shè)備.指紋識別根據(jù)是否存在關(guān)于合法設(shè)備的指紋先驗信息(稱為白名單或者指紋庫)可以分成有監(jiān)督的和無監(jiān)督的兩大類.(a)在有監(jiān)督的指紋識別系統(tǒng)中,通常包括注冊登記和身份識別/認證兩個模塊.在注冊期間對每個設(shè)備....

圖1數(shù)字通信系統(tǒng)中設(shè)備指紋來源的建模

通過從發(fā)射機的模擬信號提取其特有特征來識別發(fā)射機的物理層安全被稱為設(shè)備指紋識別(也叫物理層設(shè)備指紋識別)[16].設(shè)備指紋源自發(fā)射機硬件電路的容差或者缺陷,主要歸因于射頻前端中的模擬器件.盡管電路設(shè)計和制造技術(shù)不斷進步,但是發(fā)射機器件基材的制備和制造過程中仍會引入誤差(例如溝道寬....

圖3基于信道密鑰的保密通信模型

·設(shè)備指紋的可移植性問題.由于設(shè)備指紋注冊登記和實際使用時可能采用不同的接收機,或者考慮到接收機由于損壞需要更換的場景,考慮到信號采集時引入的接收機的不同指紋,如何消除接收機指紋,增強不同接收機之間的可移植性,是實際應用中無法忽略的一個問題.可以借鑒放大器預失真補償?shù)睦砟?通過高....

圖4密鑰生成流程圖

信道密鑰方法的理論基礎(chǔ)可以追溯到1993年Maurer等學者提出的利用相關(guān)隨機源及公共授權(quán)信道提取密鑰的模型[84].進一步地,電磁波三大獨特的傳播特性使該理論的實現(xiàn)成為可能.首先,依據(jù)無線信道的傳輸互易性,合法通信的一對用戶所觀測到的信道特征具備高度相關(guān)性,通過在公共信道進行一....

本文編號：3982811