物理層密鑰生成技術(shù)是指合法通信雙方利用無(wú)線信道內(nèi)在的隨機(jī)性、互易性、私密性和時(shí)變性等特征生成共享密鑰對(duì)。與經(jīng)典密碼加密機(jī)制相比,物理層密鑰生成技術(shù)不僅具有輕量級(jí)、普適性和取得信息論安全等特性,而且距離Shannon定義的“一次一密”的完美安全更近一步。因此,物理層密鑰生成技術(shù)展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?近年來(lái)也引起廣泛的注意。目前,物理層密鑰生成技術(shù)研究主要集中在被動(dòng)竊聽情況下如何提高密鑰生成速率和密鑰容量。即在被動(dòng)竊聽情況下,合法用戶利用竊聽信道與合法信道的不相關(guān)性,根據(jù)時(shí)頻域信道沖激響應(yīng)和接收信號(hào)強(qiáng)度、相位、時(shí)延、包絡(luò)等特征生成密鑰。由于無(wú)線通信的廣播性和傳輸媒介的開放性,基于無(wú)線信道的密鑰生成技術(shù)易遭受竊聽、模仿、篡改等攻擊。如何在主被動(dòng)竊聽情況下,安全快速地生成共享密鑰是物理層密鑰生成技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn),主要包括以下問(wèn)題:（1）導(dǎo)頻的公開性和不變性給攻擊者實(shí)施模仿和篡改等主動(dòng)攻擊提供機(jī)會(huì);（2）如何在主動(dòng)攻擊下基于無(wú)線信道安全地生成共享密鑰;（3）如何在主動(dòng)攻擊下利用生成密鑰在物理層加密。針對(duì)上述問(wèn)題,本文依托國(guó)家863“未來(lái)無(wú)線接入物理層與系統(tǒng)安全通信技術(shù)研究”和國(guó)家自然科學(xué)基金“... 

【文章來(lái)源】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略語(yǔ)
第一章 緒論
    1.1 課題背景與意義
        1.1.1 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的安全挑戰(zhàn)
        1.1.2 經(jīng)典加密安全
        1.1.3 信息論安全
        1.1.4 課題的目的與意義
    1.2 物理層密鑰生成及應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于無(wú)線信道的物理層密鑰生成
        1.2.2 主動(dòng)攻擊下的物理層密鑰生成研究
        1.2.3 基于密鑰的物理層加密
    1.3 問(wèn)題的提出
    1.4 論文的主要工作
    1.5 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于共享信息的私密導(dǎo)頻生成
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)模型
        2.2.1 系統(tǒng)模型
        2.2.2 信道訓(xùn)練和信道估計(jì)
    2.3 中間人透明轉(zhuǎn)發(fā)攻擊
    2.4 私密導(dǎo)頻生成
        2.4.1 私密導(dǎo)頻優(yōu)化密鑰源
        2.4.2 私密導(dǎo)頻提高密鑰安全性
        2.4.3 私密導(dǎo)頻提高密鑰一致性
        2.4.4 私密導(dǎo)頻生成
        2.4.5 基于私密導(dǎo)頻的密鑰容量
        2.4.6 可達(dá)密鑰容量的誤差指數(shù)
    2.5 仿真結(jié)果
    2.6 本章小節(jié)
第三章 中間人主動(dòng)攻擊下基于動(dòng)態(tài)私密導(dǎo)頻的密鑰生成
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題描述
        3.2.1 系統(tǒng)模型
        3.2.2 問(wèn)題描述
    3.3 基于動(dòng)態(tài)私密導(dǎo)頻的密鑰生成方案
    3.4 性能分析
        3.4.1 Alice和Bob之間不存在可達(dá)徑
        3.4.2 Alice和Bob之間存在可達(dá)徑
    3.5 仿真結(jié)果與討論
        3.5.1 中間人透明轉(zhuǎn)發(fā)攻擊
        3.5.2 被動(dòng)竊聽
        3.5.3 模仿攻擊
        3.5.4 信號(hào)注入攻擊
    3.6 本章小結(jié)
第四章 靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)信道條件下基于私密導(dǎo)頻和奇異值分解的密鑰生成
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)模型
    4.3 無(wú)線信道重構(gòu)和認(rèn)證
        4.3.1 重構(gòu)無(wú)線信道
        4.3.2 無(wú)線信道認(rèn)證
    4.4 動(dòng)態(tài)私密導(dǎo)頻生成及其信道認(rèn)證
        4.4.1 動(dòng)態(tài)私密導(dǎo)頻生成
        4.4.2 無(wú)線信道認(rèn)證
    4.5 基于奇異值分解和動(dòng)態(tài)私密導(dǎo)頻的密鑰生成方案
        4.5.1 密鑰生成方案
        4.5.2 密鑰生成速率優(yōu)化
    4.6 仿真結(jié)果與性能分析
        4.6.1 生成密鑰隨機(jī)性
        4.6.2 被動(dòng)竊聽
        4.6.3 中間人透明轉(zhuǎn)發(fā)攻擊
        4.6.4 模仿攻擊
        4.6.5 信號(hào)注入攻擊
    4.7 本章小結(jié)
第五章 基于私密導(dǎo)頻生成密鑰的物理層加密
    5.1 引言
    5.2 壓縮感知
    5.3 基于壓縮感知矩陣的加密模型
    5.4 基于壓縮感知加密的性能分析
        5.4.1 被動(dòng)竊聽
        5.4.2 對(duì)感知矩陣ABΦ的計(jì)算攻擊
        5.4.3 對(duì)密鑰的計(jì)算攻擊
    5.5 仿真結(jié)果及其性能分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)束語(yǔ)
    6.1 研究成果與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷攻讀博士學(xué)位期間完成的主要工作


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于MIMO接收信號(hào)空間的密鑰生成方案[J]. 樓洋明,金梁,鐘州,黃開枝,張勝軍.  中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2017(03)
[2]Physical Layer Security of Multi-hop Aided Downlink MIMO heterogeneous Cellular Networks[J]. Xiaohui Qi,Kaizhi Huang,Zhihao Zhong,Xiaolei Kang,Zhou Zhong.  中國(guó)通信. 2016(S2)
[3]Secure Power and Subcarrier Auction in Uplink FullDuplex Cellular Networks[J]. LI Mingliang,GUO Yunfei,HUANG Kaizhi,GUO Fei.  中國(guó)通信. 2015(S1)
[4]The Full-Duplex Artificial Noise Scheme for Security of a Cellular System[J]. JI Xinsheng,KANG Xiaolei,HUANG Kaizhi,LI Na,YI Ming.  中國(guó)通信. 2015(S1)



本文編號(hào)：3432915