[發明專利]一種基于信道特征的密鑰生成方法

有效

• 申請號: 201910080352.5
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109600222B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 王秋華;康明洋;劉昊;呂秋云
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04W12/041
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種基于信道特征的密鑰生成方法，密鑰生成前，互為發送端和接收端的通信終端A和通信終端B已進行了安全認證；其特征在于，該方法具體步驟如下：

步驟(1).隨機信號傳輸；

通信終端A和通信終端B各自產生隨機信號，并發送給對方；具體是：

(1-1).通信終端A生成一個長度為n的二進制隨機比特序列x_a(n)＝[x_a(1),x_a(2),…,x_a(n)]∈(0,1)ⁿ，然后，通信終端A對x_a(n)進行調制，最后以射頻信號x_a(t)的形式發送給通信終端B；

(1-2).通信終端B生成另一個長度為n二進制隨機比特序列x_b(n)＝[x_b(1),x_b(2),…,x_b(n)]∈(0,1)ⁿ，然后，通信終端B對x_b(n)進行調制，最后以射頻信號x_b(t)的形式發送給通信終端A；

步驟(2).共有初始隨機密鑰源獲取；

通信終端A和通信終端B通過無線方式收到來自對方的隨機信號后，生成用于產生共享密鑰的初始隨機密鑰源；具體是：

(2-1).受信道和噪聲的影響，通信終端A收到信號r_ba(t)＝x_b(t)h_ba(t)+n_ba(t)，其中h_ba(t)是從通信終端B到通信終端A的信道響應，n_ba(t)是均值為零、方差為的加性高斯白噪聲；通信終端B收到的信號為r_ab(t)＝x_a(t)h_ab(t)+n_ab(t)，其中h_ab(t)是通信終端A到通信終端B的信道響應，n_ab(t)是均值為零、方差為的加性高斯白噪聲；

(2-2).通信終端A解調接收到的隨機信號r_ba(t)，獲得隨機比特序列r_a(n)＝[r_a(1),r_a(2),…,r_a(n)]；信道和噪聲的影響都會使解調后得到的序列r_a(n)相對于通信終端B發送的原序列x_b(n)發生錯誤，將解調后的隨機序列寫成的形式，h_ba(n)表示由于無線信道對隨機序列x_b(n)的影響而使其在解調時所發生的錯誤，n_ba(n)表示噪聲對隨機序列x_b(n)的影響而使其在解調時所發生的錯誤；

(2-3).通信終端B解調接收到的隨機信號r_ab(t)，獲得隨機比特序列r_b(n)＝[r_b(1),r_b(2),......,r_b(n)]；信道和噪聲的影響都會使解調后得到的序列r_b(n)相對于通信終端A發送的原序列x_a(n)發生錯誤，將解調后的隨機序列寫成的形式，h_ab(n)表示由于無線信道對隨機序列x_a(n)的影響而使其在解調時所發生的錯誤，n_ab(n)表示噪聲對隨機序列x_a(n)的影響而使其在解調時所發生的錯誤；

(2-4).通信終端A計算隨機序列

(2-5).通信終端B計算隨機序列

步驟(3).密鑰一致性協商；

通信終端A和通信終端B利用信息協調協議對生成的初始密鑰序列y_a(n)和y_b(n)進行一致性協商，去除或糾正雙方初始密鑰序列中的不一致比特，得到一致的密鑰序列；具體是：

(3-1).通信終端A和通信終端B在公開信道上發送密鑰協商序列，去除或糾正雙方生成的初始密鑰序列中的不一致比特；

(3-2).如果一次密鑰協商后，合法通信雙方的密鑰仍然不一致，則重復步驟(3-1)，直至得到一致的密鑰序列；

步驟(4).保密增強；

通信終端A和通信終端B利用保密增強協議，對步驟(3)得到的一致密鑰序列進行處理，得到高度保密的最終密鑰K。