王少禹 黄开枝 许晓明 马克明 陈亚军

(战略支援部队信息工程大学 郑州 450001)

1 引言

随着5G和移动互联时代的到来以及泄密事件的层出不穷，无线通信的安全问题得到越来越多的重视。而认证是无线节点之间安全通信的第1道屏障，用于确认节点身份或消息来源的合法性，是无线通信安全体系的“门卫”。除基于高层密码体制的认证方法外，近年来逐渐兴起基于物理层的认证方法研究。物理层认证利用无线信道的时变性、空间不相关性和唯一性实现无线节点的身份或消息认证[1]，具有开销低、轻量级、安全内生等特点，因而得到越来越多的研究。物理层认证包含基于射频指纹的认证和基于信道状态信息(Channel State Information, CSI)的认证，本文所涉及的物理层认证仅指代基于CSI的认证。物理层认证可大致分为两种基本机制，一种是基于信道状态信息的比较认证机制(CSI-based Comparative Authentication mechanisms)，基本原理是将CSI作为认证可信根，通过比较当前消息的CSI和上一消息的CSI，确认当前消息来源的合法性。另一种是基于CSI的加密认证机制(CSI-based Encryption Authentication mechanisms)，基本原理是发送端通过CSI对信号进行加密，对端通过具有互易性的CSI对信号进行解密，从而完成认证过程。文献[2-4]首先从移动环境、时变环境、MIMO系统等多个场景对比较认证机制进行了丰富的研究，并进行了实验验证。文献[5]中提出的挑战-响应机制和文献[6-8]中提出的物理层-高层融合认证机制是加密认证机制中的代表，在比较认证的思路之外，创新了物理层认证的应用方式。……