[發(fā)明專利]一種終端直通通信中基于信道特性的對(duì)稱密鑰生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510020699.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN104640110B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周亮;張愛清;葉新榮;陳建新;董義;張旭光;陳鳴鎧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W12/04
• 分類號(hào): H04W12/04
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種終端直通通信系統(tǒng)中基于信道特性的對(duì)稱密鑰生成方法，假設(shè)用戶Alice與Bob需要進(jìn)行密鑰協(xié)商，其特征在于：所述方法的Alice根據(jù)信道特性和基于多項(xiàng)式的隱藏關(guān)系式產(chǎn)生密鑰，以隱藏的形式向Bob發(fā)送數(shù)據(jù)，Bob根據(jù)自身的量化值和接收到的數(shù)據(jù)生成隱藏關(guān)系式，并根據(jù)接收到的校驗(yàn)元素驗(yàn)證關(guān)系式的一致性；如果正確，求出共享密鑰，如果不正確，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)中的冗余，重新生成隱藏關(guān)系式，繼續(xù)求取共享密鑰，所述方法包括如下步驟：

步驟1：通信建立；

Alice和Bob通過周期性發(fā)送信息，發(fā)現(xiàn)對(duì)方在自己的通信范圍內(nèi)，建立通信鏈路；

步驟2：信道測(cè)量；

Alice發(fā)送導(dǎo)頻給Bob，Bob接收信號(hào)并進(jìn)行信道特征提??；同時(shí)，在信道的相干時(shí)間內(nèi)，Bob發(fā)送導(dǎo)頻給Alice，Alice接收信號(hào)并進(jìn)行信道特征提??；

步驟3：量化；

Alice和Bob對(duì)提取的信道特征進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)換成一串比特，設(shè)Alice量化后的比特串為SA，Bob量化后的特串為SB；

步驟4：生成密鑰源；

Alice和Bob分別將SA和SB按照固定的長(zhǎng)度劃分為比特串組，設(shè)所得的比特串組組成的集合分別為ΦA＝{Q1,Q2,...,Qn}和ΦB＝{P1,P2,...,Pn}，將ΦA和ΦB作為密鑰源；

步驟5：設(shè)置密鑰；

Alice隨機(jī)生成f(x)＝cm-1xm-1+cm-2xm-2+...+c1x+c0，Alice將多項(xiàng)式的系數(shù)作為共享密鑰，即key＝cm-1|cm-2|...|c1|c0；

步驟6：隱藏密鑰；

Alice將ΦA中的元素值代人多項(xiàng)式，設(shè)Yi＝f(Qi),i∈{1,2,...,n}，形成集合TA＝{(Q1,Y1),(Q2,Y2),...,(Qn,Yn)}，Alice從集合TA中隨機(jī)選擇m≤u≤n個(gè)元素組成集合將其中每個(gè)元素的第一個(gè)值用其序號(hào)代替，即形成集合作為承諾分子；

步驟7：產(chǎn)生校驗(yàn)元素；

Alice隨機(jī)生成比特串求出函數(shù)值Gc＝f(Rc)，形成校驗(yàn)元素(Rc,Gc)；

步驟8：產(chǎn)生承諾；

Alice將承諾分子與校驗(yàn)元素(Rc,Gc)一起構(gòu)成承諾ZA＝WA'∪(Rc,Gc)，發(fā)送給Bob；

步驟9：生成共享密鑰；

Bob取出ZA的前u個(gè)元素的第一個(gè)值{i1,i2,...,iu}，根據(jù)ΦB中元素值形成集合在集合HA中選擇m個(gè)元素，根據(jù)拉格朗日插值公式生成多項(xiàng)式f'(x)＝c'm-1xm-1+c'm-2xm-2+...+c'1x+c'0；

步驟10：密鑰校驗(yàn)；

Bob將Rc代入f'(x)中，若Gc＝f'(Rc)，Bob生成的密鑰key'＝c'm-1|c'm-2|...|c'1|c'0＝key，則密鑰協(xié)商成功；

步驟11：如果Gc≠f'(Rc)，Bob在集合HA中重新選擇m個(gè)元素，按照步驟⑨中的方法重新生成多項(xiàng)式，按照步驟⑩中的方法進(jìn)行密鑰校驗(yàn)；

步驟12：密鑰協(xié)商結(jié)束；

如果步驟10中密鑰協(xié)商的次數(shù)達(dá)到V次沒有成功，則宣告密鑰協(xié)商失敗。