基于哈希方法的物理层认证机制

来源：电子与信息学报杂志2016年第11期北京时间：

作者：季新生, 杨静, 黄开枝, 易鸣

摘要：现有物理层挑战-响应认证机制使用无线信道信息掩藏密钥生成认证响应，一旦攻击方获得合法信道信息，则可直接破解密钥。针对上述问题，该文借鉴曲线匹配原理，提出一种基于哈希方法的物理层认证机制。首先，认证双方提取无线信道特征，并和认证密钥组合得到初始认证向量，该向量被等效为一条曲线；随后，采用具有容错性的单向哈希函数将该曲线映射为低维的哈希矢量，用作认证响应；最后，认证方根据需求设置认证门限，并根据响应的匹配结果进行判决。性能分析表明，所采用的哈希方法实质为欠定方程组，攻击方无法根据低维哈希矢量还原曲线信息，从而无法破解密钥；仿真结果表明，在攻击方窃取了合法信道信息的条件下，在4 dB时，现有挑战-响应机制攻击率约为0.5，该文所提机制可实现攻击率小于10-5 。

关键词：物理层, 认证, 曲线匹配, 哈希方法

基金资助：国家863计划项目(2015AA01A708)，国家自然科学基金(61379006)，国家青年科学基金(61501516)