准静态环境下的回溯加扰密钥生成算法

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2024年第5期北京时间：

作者：王丹，方磊，何斌，陈发堂

单位：王丹,重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆,400065,方磊,重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆,400065,1513109153@qq.com何斌,重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆,400065,陈发堂,重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆,400065

摘要：物理层安全技术利用无线信道环境动态生成密钥,但在准静态环境中,信道变换缓慢导致密钥的随机性及安全性不足,因而提出一种回溯加扰密钥生成算法(Backtracking Scrambled Key Generation,BSKG).首先,拆分信道系数的实部虚部量化以生成更长的密钥.调和后,再利用本次密钥与上一次密钥间的不一致索引总和生成扰码并与本次密钥加扰.仿真结果表明,较现有的多维信息、添加人工随机性的密钥生成方法,本文算法具有更高的密钥生成速率和安全性,且随一次一密密钥生成次数的增加,即使被窃听到较相关的信道系数,密钥泄露率仍接近0.5.利用语义安全和信息论不等式分别估计一般及恶劣信道条件成功窃听的概率上界及其随密钥生成次数N的变化情况,给定某些参数,得到这两种情况下的概率上界分别为2-77N和2-23N.

关键词：物理层安全;一次一密;准静态环境;回溯加扰

基金资助：重庆市自然科学基金(cstc2021jcyj-msxmX0454)