程龙旺,李为,马东堂,岳敖,刘潇然

(国防科学技术大学电子科学与工程学院,410073,长沙)



一种利用OFDM系统无线信道相位响应的密钥提取方案

程龙旺,李为,马东堂,岳敖,刘潇然

(国防科学技术大学电子科学与工程学院,410073,长沙)

针对无线通信系统中利用信道特征提取密钥效率较低的问题,提出了一种利用正交频分复用(OFDM)系统无线信道相位响应的密钥提取方案,该方案首先利用相位随机化的信号对信道相位响应进行探测,并且随机选择一个合法节点通过对探测得到的信道相位进行量化生成初始密钥;其次,将初始密钥进行映射和预均衡处理后发送给对方节点,实现初始密钥的安全分发;最后,合法双方通过信息协商和保密增强获得安全密钥。该方案充分利用了无线信道相位响应的随机性和互易性,只需要一个合法节点来量化产生初始密钥,减少了量化处理,提升了密钥提取性能,同时由于信道相位响应对于收发端之间的距离十分敏感,而保证了该方案的安全性。仿真结果表明,当信噪比为10 dB时,与已有的基于信道相位和信道幅度的密钥提取方案相比,所提方案的密钥容量分别增加34%和70%,密钥不一致率分别降低37%和63%,密钥产生速率分别提高了6.6%和17%,同时所提方案生成的密钥通过了NIST随机性测试。

密钥提取;无线信道相位响应;预均衡;密钥容量

随着无线移动通信的快速发展,各种无线终端例如电脑、手机、PAD的普及,以及手机银行、微信支付等应用的兴起,使得无线通信安全日益成为人们关注的热点问题,而无线信道的广播特性,使得这些通信过程很容易遭到窃听和攻击。……