徐明^1,2,范以萌¹,蒋昌俊^2,3

¹(上海海事大学信息工程学院 上海 201306);²(同济大学电子与信息工程学院 上海 201804);³(嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室(同济大学) 上海 201804) (mingxu@shmtu.edu.cn)

出版日期: 2019-12-01


基金资助:国家自然科学基金项目(61202370)；中国博士后科学基金项目(2014M561512)

Time-Varying Underwater Acoustic Channel Based Physical Layer Secret Key Generation Scheme

Xu Ming^1,2, Fan Yimeng¹, Jiang Changjun^2,3

¹(College of Information Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306);²(College of Electronics and Information Engineering, Tongji University, Shanghai 201804);³(Key Laboratory of Embedded System and Service Computing(Tongji University), Ministry of Education, Shanghai 201804)

Online: 2019-12-01

摘要/Abstract

摘要： 随着无线网络的不断发展，物理层安全问题逐渐成为广泛关注的焦点.针对水声信道存在的多径效应和多普勒效应，如何在合法节点比敌手对声源信息不确定性更高的情况下提取出高度保密的公共密钥这一问题，提出一种基于时变水声信道的物理层密钥生成方案.首次准确刻画出多径多普勒效应下的α阶Rényi熵，并得出合法节点和敌手关于声源序列的不确定性.在此基础上，提出一种具有强安全性的密钥协商协议，该协议利用Hash函数构造一元高阶多项式完成通信双方的身份认证，实现索引序列和预选密钥在公开信道下的安全传输.此外，利用双线性映射设计出一种不依赖随机种子长度与随机性并能抗主动攻击的保密增强协议.通过信息理论，证明了方案的健壮性、保密性和正确性，并得出密钥泄露率和敌手主动攻击成功率的上界.仿真实验表明，当声源信息量为50 000 b时，该方案密钥泄露率的上界为3.74×10\+\{-6\}，敌手主动攻击成功率的上界为5.468×10\+\{-20\}，验证了方案的可行性.

参考文献

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