[發(fā)明專利]靜態(tài)無線信道條件下點(diǎn)對點(diǎn)會話密鑰的快速生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711415756.2
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108183792B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳莉莉;王營營
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04W12/04
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種靜態(tài)無線信道條件下點(diǎn)對點(diǎn)會話密鑰的快速生成方法，包括：

(1)無線信道估計(jì)：

無線網(wǎng)絡(luò)中的三個(gè)節(jié)點(diǎn)A、B、C依次發(fā)出訓(xùn)練信號s，每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)所接收的信號估計(jì)出它與另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的信道響應(yīng)，其中第一通信節(jié)點(diǎn)A估計(jì)自己與協(xié)作節(jié)點(diǎn)B和第二通信節(jié)點(diǎn)C的信道響應(yīng)分別為和協(xié)作節(jié)點(diǎn)B估計(jì)自己與第一通信節(jié)點(diǎn)A和第二通信節(jié)點(diǎn)C的信道響應(yīng)分別為和

(2)信道參數(shù)的安全傳遞與重構(gòu)：

(2a)協(xié)作節(jié)點(diǎn)B計(jì)算信道響應(yīng)差分值：并通過公共信道將Δh發(fā)送出去；

(2b)第一通信節(jié)點(diǎn)A估計(jì)協(xié)作節(jié)點(diǎn)B與第二通信節(jié)點(diǎn)C之間的信道響應(yīng)重構(gòu)值：

(3)振幅調(diào)制參數(shù)的傳遞與重構(gòu)：

(3a)第一通信節(jié)點(diǎn)A產(chǎn)生M個(gè)獨(dú)立同分布且取值為正的隨機(jī)數(shù)，其中M為一個(gè)大于1的自然數(shù)，用這M個(gè)隨機(jī)數(shù)構(gòu)成第一通信節(jié)點(diǎn)A的振幅調(diào)制參數(shù)序列：α＝{α(1),α(2),α(3),...,α(i),...,α(M)}，其中，α(i)表示第一通信節(jié)點(diǎn)A的振幅調(diào)制參數(shù)序列α中的第i個(gè)振幅調(diào)制參數(shù)，i∈[1,M]；

(3b)協(xié)作節(jié)點(diǎn)B產(chǎn)生M個(gè)獨(dú)立同分布且取值為正的隨機(jī)數(shù)，并用這M個(gè)隨機(jī)數(shù)構(gòu)成協(xié)作節(jié)點(diǎn)B的振幅調(diào)制參數(shù)序列：β＝{β(1),β(2),β(3),...,β(i),...,β(M)}，其中，β(i)表示協(xié)作節(jié)點(diǎn)B的振幅調(diào)制參數(shù)序列β中的第i個(gè)振幅調(diào)制參數(shù)；

(3c)協(xié)作節(jié)點(diǎn)B計(jì)算振幅調(diào)制參數(shù)序列β的差分序列：Δβ＝{Δβ(1),Δβ(2),Δβ(3),...,Δβ(i),...,Δβ(M)}，并將差分序列Δβ通過公共信道發(fā)送出去，其中，第i個(gè)差分值Δβ(i)按照下式計(jì)算得到：

(3d)第一通信節(jié)點(diǎn)A估計(jì)協(xié)作節(jié)點(diǎn)B的振幅調(diào)制序列β的重建值

其中，第i個(gè)元素為

(4)建立產(chǎn)生密鑰的隨機(jī)信源：

(4a)第一通信節(jié)點(diǎn)A用自己的振幅調(diào)制參數(shù)序列α對訓(xùn)練信號s進(jìn)行調(diào)制，得到第一調(diào)制信號；協(xié)作節(jié)點(diǎn)B用自己的振幅調(diào)制參數(shù)序列β對訓(xùn)練信號s進(jìn)行調(diào)制，得到第二調(diào)制信號；將第一調(diào)制信號和第二調(diào)制信號同時(shí)發(fā)送出去；

(4b)第二通信節(jié)點(diǎn)C將接收到的信號作為自己產(chǎn)生密鑰的隨機(jī)信源Y_c：

Y_c＝α·s·h_AC+β·s·h_BC+n_C，

其中，h_AC表示第一通信節(jié)點(diǎn)A與第二通信節(jié)點(diǎn)C之間的真實(shí)的信道響應(yīng)值，h_BC表示協(xié)作節(jié)點(diǎn)B與第二通信節(jié)點(diǎn)C之間的真實(shí)的信道響應(yīng)值，n_C表示第二通信節(jié)點(diǎn)C的觀測噪聲矢量，隨機(jī)信源Y_c是一個(gè)長度為M的矢量；

(4c)第一通信節(jié)點(diǎn)A按照下式構(gòu)造出自己產(chǎn)生密鑰的隨機(jī)信源Y_A：

其中，n_A表示第一通信節(jié)點(diǎn)A的觀測噪聲矢量，隨機(jī)信源Y_A是一個(gè)長度為M的矢量；

(5)生成會話密鑰：

第一通信節(jié)點(diǎn)A與第二通信節(jié)點(diǎn)C分別將各自產(chǎn)生密鑰的隨機(jī)信源Y_A和Y_c進(jìn)行量化編碼，得到節(jié)點(diǎn)A量化碼K_A和節(jié)點(diǎn)C量化碼K_c，并對節(jié)點(diǎn)A量化碼K_A和節(jié)點(diǎn)C量化碼K_c進(jìn)行信息協(xié)調(diào)，得到它們共享的會話密鑰；上述得到節(jié)點(diǎn)A量化碼K_A和節(jié)點(diǎn)C量化碼K_c，通過如下步驟進(jìn)行：

(5a)設(shè)分組長度為m，分別對隨機(jī)信源Y_A和Y_c進(jìn)行分組，分組數(shù)表示向下取整，m為自然數(shù)且m∈[1,M]；

(5b)設(shè)置循環(huán)變量j的初值為1；

(5c)按照下式，計(jì)算第j組隨機(jī)信源量化的上邊界和量化的下邊界：

其中，表示第j組量化上邊界，表示第j組量化下邊界,μ_j表示第j組隨機(jī)信源的均值，σ_j表示第j組隨機(jī)信源的方差，j∈[1,N]；

(5d)將第j組隨機(jī)信源Y_A中大于第j組量化上邊界的值量化為1，小于第j組量化下邊界的值量化為0，舍棄其余的隨機(jī)信源值，得到節(jié)點(diǎn)A的第j組量化碼K_A(j)；

(5e)將第j組隨機(jī)信源Y_c中大于第j組量化上邊界的值量化為1，小于第j組量化下邊界的值量化為0，舍棄其余的隨機(jī)信源值，得到節(jié)點(diǎn)C的第j組量化碼K_C(j)；

(5f)將循環(huán)變量j的值增加1，若循環(huán)變量j大于N，則執(zhí)行步驟(5g)；否則，返回步驟(5c)；

(5g)將節(jié)點(diǎn)A的各組量化碼K_A(1),K_A(2),…,K_A(N)依次首位相接，組成節(jié)點(diǎn)A量化碼K_A；將節(jié)點(diǎn)C的各組量化碼K_C(1),K_C(2),…,K_C(N)依次首位相接，組成節(jié)點(diǎn)C量化碼K_C。