基于RIS多径随机叠加的物理层密钥生成方案

doi:10.11896/jsjkx.221000037

计算机科学››2024,第51卷››问题（5）: 414-420.数字对象标识：10.11896/jsjkx.221000037

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基于里斯多径随机叠加的物理层密钥生成方案

张仲鑫¹,易鸣²,肖帅芳²

1郑州大学网络空间安全学院郑州 450000
2中国人民解放军战略支援部队信息工程大学郑州 450001

收稿日期:2022-10-08 修回日期:2023-02-20 出版日期:2024-05-15 发布日期:2024-05-08
通讯作者:易鸣(acco666666@sina.com)
作者简介:(zzx18639555105@163.com)

基于RIS多径随机叠加的密钥生成方案

张忠信¹、YI Ming²、肖帅芳²

1郑州大学网络安全学院，郑州450000，中国
2中国人民解放军战略支援部队中国信息工程大学，郑州450001

收到：2022-10-08 修订过的：2023-02-20 在线：2024-05-15 出版：2024-05-08
关于作者：张忠信，1997年生，研究生。他的主要研究兴趣是物理层安全。
伊明，1986年生，博士，副研究员。他的主要研究兴趣包括无线通信和网络安全。

摘要/摘要

摘要：在静态场景下,多径相位和幅度变化缓慢,基于无线信道特征的物理层密钥速率低,难以满足高速数据业务下的通信安全需求。为此,提出了一种基于里斯多径随机叠加的物理层密钥生成方案。首先,收发双方利用里斯天线的实时可控和方向图的捷变特性,通过空间多径的功率谱特性分离多径;然后,在信道相干时间内多次改变空间多径的功率分配,构造等效快变信道,提高密钥源的随机性;最后,通过量化、协商、隐私放大等操作生成一致的安全密钥。仿真结果表明,与现有基于里斯天线的物理层密钥生成方案相比,所提方案一方面通过发掘信道的多径特征提高了信源熵;另一方面通过多径上的功率分配提高了信源的随机性,为密钥速率带来了一定的增益。

关键词: 物理层密钥, 静态场景, 多径, 无线信道特征

摘要：在静态场景中，多径相位和幅度变化缓慢，基于无线信道特性的物理层密钥速率较低，难以满足高速数据服务的通信安全要求。本文提出了一种基于RIS的多径随机叠加的密钥生成方案。首先，发送方和接收方都利用RIS的实时可控性和模式的灵活特性，通过多径功率谱特性来分离空间中的多径。然后，在信道相干时间内多次改变多径的功率分配策略，构造等效的快速变化信道，提高了关键源的随机性。最后，通过量化、协商和隐私放大生成一致的安全密钥。仿真结果表明，与现有基于RIS天线的物理层密钥生成方案相比，该方案利用信道的多径特性提高了源熵。另一方面，多径上的功率分布改善了信源的随机性，从而给密钥速率带来了一定的增益。

关键词： 物理层密钥，静态场景，多路径，无线信道特性

中图分类号:

TN92型

张仲鑫, 易鸣, 肖帅芳.基于里斯多径随机叠加的物理层密钥生成方案[J] ●●●●。计算机科学, 2024, 51(5): 414-420. https://doi.org/10.11896/jsjkx.221000037

张忠信，易明，肖帅芳。基于RIS多径随机叠加的密钥生成方案[J] ●●●●。计算机科学，2024，51（5）：414-420。https://doi.org/10.11896/jsjkx.221000037

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