无线物理层密钥产生及安全性分析

摘要

随着移动互联网业务的迅速发展，无线通信的信息安全逐渐成为一个非常重要的研究课题。传统加密算法严重依赖于计算复杂度实现，随着计算机技术的快速发展，传统加密算法将会面临着严峻的考验。近年来，无线密钥提取技术引起了研究者们的关注，通过无线密钥提取技术促使合法通信双方拥有大量的共享密钥，结合一次一密机制，使实现信息论意义上的绝对安全成为可能。本文对物理层密钥生成方法进行了深入的研究，主要包含以下几个方面：
　　(1)针对无线密钥量化算法，对CQG量化算法、CQA量化算法进行了深入的研究和仿真，并提出在CQA量化算法中加入保护间隔的改进思路，实验仿真结果表明改进算法可以进一步地降低合法通信双方的误符号率；
　　(2)针对密钥协商算法，研究了Cascade密钥协商算法，并对算法性能进行了仿真分析，鉴于Cascade密钥协商算法需要合法通信双方多次地进行交互通信，提出了截止二分法对Cascade进行改进，以降低协商过程中合法通信双方的交互次数，通过实验仿真对改进算法的性能进行验证，仿真结果表明提出的改进算法可以有效地降低合法通信双方的交互次数；
　　(3) Jam是一种与信道变化快慢无关、且能够快速生成物理层密钥的新技术。然而，iJam方案的安全性与窃听者的位置紧密相关。尽管iJam采取双向交换密钥等机制克服了单窃听者的位置敏感问题，但是iJam方案的安全问题仍然存在。为攻击iJam，提出了一种双窃听者合作攻击方法，即两个分别位于Alice、Bob端的窃听者合作对iJam进行攻击。仿真结果表明：双窃听者合作攻击方法可有效破解合法用户协商的密钥。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3 论文主要工作和章节安排

第二章 基于无线信道特征生成密钥的基础

2.1基于无线信道特征生成密钥的基本步骤

2.2无线通信的安全隐患

2.3 本章小结

第三章 无线密钥生成的量化算法分析与改进

3.1 经典量化算法

3.2 CQA量化算法的改进

3.3 本章小结

第四章 Cascade密钥协商算法的改进

4.1 Cascade密钥协商算法

4.2 Cascade密钥协商算法的改进

4.3 本章小结

第五章 iJam密钥生成方案的攻击

5.1 iJam密钥生成方案

5.2 iJam单窃听者攻击方法的缺陷

5.3 双窃听者合作攻击方法

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢