【摘要】：5G通信模式是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),為應(yīng)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的業(yè)務(wù)需求,5G通信系統(tǒng)將引入端到端技術(shù),距離較近的用戶無(wú)需借助基站的幫助直接通信,提高信道質(zhì)量與數(shù)據(jù)傳輸速率。在這種開(kāi)放式的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中,利用密鑰協(xié)商技術(shù)獲取會(huì)話密鑰,對(duì)無(wú)線信號(hào)加密是確保端到端數(shù)據(jù)傳輸安全的一種有效方法。針對(duì)現(xiàn)有密鑰協(xié)商技術(shù)普遍存在的密鑰生成時(shí)間長(zhǎng)、用戶體驗(yàn)差的問(wèn)題。本文提出了一種基于第三方協(xié)助的物理層密鑰生成方法。合法通信雙方同步發(fā)送隨機(jī)序列,當(dāng)發(fā)送的比特互異時(shí),竊聽(tīng)者無(wú)法分辨疊加波形。合法用戶在第三方的協(xié)助下,提取互異比特生成密鑰。新的密鑰協(xié)商方法密鑰生成速率快,時(shí)間短,能量消耗小,用戶體驗(yàn)好,且安全性不受對(duì)手的計(jì)算能力限制。針對(duì)合法用戶發(fā)送波形不完全一致的實(shí)際情況,利用添加隨機(jī)抖動(dòng)的方法解決微小偏差可能造成的密鑰泄露。此外,為了應(yīng)對(duì)MIMO竊聽(tīng)者,本文進(jìn)一步提出一種隨機(jī)曼徹斯特的編碼方法。我們利用USRP軟件無(wú)線電設(shè)備搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)新的密鑰協(xié)商方法開(kāi)展了模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了新的密鑰生成方法在實(shí)際中的可行性和正確性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN918.4
【圖文】：

USRP設(shè)備千兆以太網(wǎng)口USRP設(shè)備千兆以太網(wǎng)口物理信道發(fā)送端 接收端圖 4-4 GNU Radio 軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)GNU Radio 軟件平臺(tái)與 USRP 外部設(shè)備之間進(jìn)行通信時(shí)需要 UHD 軟件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。GNU Radio 的應(yīng)用主要是用 Python 編程語(yǔ)言編寫的，但是其核心信號(hào)處理模塊是 C++語(yǔ)言在帶浮點(diǎn)運(yùn)算的微處理器下構(gòu)建的。GNU Radio 具有開(kāi)源的庫(kù)，其極大地方便了開(kāi)發(fā)者的學(xué)習(xí)和使用，并使得開(kāi)發(fā)者能夠簡(jiǎn)單快速的構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、高容量的無(wú)線通信系統(tǒng)。大部分的 GNU 系統(tǒng)使用 Linux 作為內(nèi)核，這些系統(tǒng)也被稱為 GNU/Linux 系統(tǒng)。GNU Radio 軟件平臺(tái)界面如圖 4-5 所示

圖 4-8 實(shí)際通信場(chǎng)景通過(guò)利用USRP N210軟件無(wú)線電設(shè)備做實(shí)驗(yàn)，輸入的數(shù)字基帶信號(hào)如圖 4所示。數(shù)字基帶信號(hào)Alice和Bob的發(fā)送序列分別為01010010101和1000011011數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò) ASK 調(diào)制時(shí)添加隨機(jī)抖動(dòng)上述隨機(jī)抖動(dòng)，再經(jīng)過(guò)上變頻送到射頻前端，經(jīng)過(guò)天線發(fā)送到協(xié)助方第三方 Carol，Carol 經(jīng)過(guò)下變頻再經(jīng)過(guò) AS解調(diào)，得到的信號(hào)如圖 4-10(a)所示。

28圖 4-11 非重疊字匹配測(cè)試部分結(jié)果然而上面的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和比特流個(gè)數(shù)不能完全通過(guò)所有的隨機(jī)性檢驗(yàn)測(cè)試，這是因?yàn)椴糠譁y(cè)試對(duì)數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有一定的要求，例如二進(jìn)制矩陣秩測(cè)試（Rank Test）是源序列中固定長(zhǎng)度的子鏈間的線性依賴關(guān)系，但是進(jìn)行測(cè)試時(shí)每一比特流的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度必須是 的矩陣形式，因此通過(guò)設(shè)置測(cè)試數(shù)據(jù)長(zhǎng)度L %�，比特流个数N ，二進(jìn)制矩陣秩測(cè)試結(jié)果如圖 4-12 所示。

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本文編號(hào)：2749888