[發明專利]用于使用無線信道的狀態來生成組密鑰的設備和方法

有效

• 申請號: 201210477793.7
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103179561A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 白善曄;劉祥瓊;柳皙;李相漢
• 申請（專利權）人: 韓國電子通信研究院
• 主分類號: H04W12/04
• 分類號: H04W12/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李芳華

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年12月21日提交的韓國專利申請第10－2011－0139506號的權益，由此通過引用將其全部合并在該申請中。

技術領域

本發明一般涉及用于使用無線信道的狀態來生成組密鑰的設備和方法，并更具體地，涉及這樣的用于使用無線信道的狀態來生成組密鑰的設備和方法，其中無線通信終端在無線網絡環境中通過改變傳送功率來傳送導頻信道，由此生成組密鑰。

背景技術

許多加密技術已應用到無線通信系統并在其中使用。然而，這些技術的問題在于，因為合法用戶依賴偷聽者（eavesdropper）難以計算密鑰的事實，而不是偷聽者在算術上不可能獲得密鑰的事實。此外，當偷聽者可使用的計算能力增加時，這樣的技術的效果減低。所以，更有利的是，構造提供絕對秘密而不是基于計算難度的假設的加密技術。

其間，集中私鑰分布方案不適于作為新無線通信環境的特別網或對等網。因為該無線通信環境不由中央系統控制，所以不可能實現集中私鑰分布方案，并且需要替代以上方案的新的密鑰生成方案。

在無線通信網絡中，可從無線信道信息中獲得用于提供絕對秘密的互相相關的隨機源。特別是，當按照時分雙工（TDD）方式實現無線通信系統時，其間已建立了通信鏈路的兩個用戶A和B可在特定時間段內分別獲得相同無線信道信息。

相反，還沒有與用戶A和B建立通信鏈路的偷聽者將觀察與用戶的無線信道具有很少相關性的無線信道的狀態。可使用該差別來生成特別好的私鑰。這兩個用戶可使用按照規則時間間隔觀察的多條無線信道信息，來生成私鑰。這樣的私鑰生成方案的有利之處在于，不需要在中央系統處分布或生成密鑰，因為執行通信的主體直接生成密鑰。

已提出了上述使用無線信道的私鑰生成方案作為用于使用在執行無線通信的用戶之間的通信鏈路中自然生成的信道脈沖響應來生成私鑰的方案。此外，這樣的使用無線信道的私鑰生成方案限于兩個終端之間的私鑰的生成。然而，還發生這樣的情況，其中需要由兩個或多個終端所要共同使用的組密鑰的使用，這取決于傳送數據的性質而發生。

發明內容

因此，已考慮到在現有技術中出現的以上問題而作出了本發明，并且本發明的目的在于提供一種使用無線信道的狀態來生成組密鑰的設備和方法，其用提供絕對秘密的基于無線信道的加密方案代替現有基于計算的無線通信加密方案，由此防止偷聽者提取組密鑰，因為偷聽者不能獲得關于通信信道的信息。

本發明的另一目的是提供一種用于使用無線信道的狀態生成組密鑰的設備和方法，其中中央系統不分發私鑰，因為私鑰是從正執行無線通信的終端之間的無線信道直接提取的。

本發明的進一步目的在于提供一種用于使用無線信道的狀態生成組密鑰的設備和方法，其中主終端通過控制導頻傳送功率而促使多個終端接收統一信道脈沖響應，由此使得多個終端能夠生成相同組密鑰。

根據為了實現以上目的的本發明的一個方面，提供了一種用于使用無線信道的狀態生成組密鑰的設備，包括：代表性信道響應選擇單元，用于從自無線網絡組中包括的從終端接收的導頻信號中選擇代表性信道響應信號；密鑰生成單元，用于基于該代表性信道響應選擇單元所選擇的代表性信道響應信號的代表性信道響應值，來生成組密鑰；散列值生成單元，用于通過向散列算法應用該密鑰生成單元所生成的組密鑰，來生成與該組密鑰對應的散列值；傳送導頻控制單元，用于使用該代表性信道響應信號的信道響應值、以及相應從終端的信道響應值和傳送功率密度，來調整相應從終端的傳送導頻的功率密度；和通信單元，個別地連接到從終端，并被配置為向相應從終端傳送已由傳送導頻控制單元調整了其功率密度的導頻信號和散列值。

優選地，該代表性信道響應選擇單元可選擇其傳送功率密度等于或小于預置最大傳送密度的導頻信號作為該代表性信道響應信號。

優選地，該代表性信道響應選擇單元可選擇其代表性信道響應值與相應從終端的信道響應值之中的最小信道響應值的比率大于閾值的導頻信號作為該代表性信道響應信號。

優選地，該傳送導頻控制單元可調整相應從終端的傳送導頻的功率密度，使得功率密度個別地具有該代表性信道響應值。

優選地，該傳送導頻控制單元可基于從相應從終端接收的多條散列值比較信息，來確定相應從終端的散列值是否相同。

優選地，該傳送導頻控制單元可被配置為如果確定所有從終端的散列值相同，則確定使用該密鑰生成單元所生成的組密鑰作為對應無線網絡組的組密鑰。

優選地，該傳送導頻控制單元可被配置為如果確定所有從終端的散列值不相同，則確定重新生成該密鑰生成單元所生成的組密鑰。