[发明专利]基于幅度取余的无线信道密钥随机性增强方法

说明书

本发明公开了一种基于幅度取余的无线信道密钥随机性增强方法，包括：(1)无线通信双方分别多次探测各自的信道幅度特征，并合成样本序列；(2)双方对各自的样本序列进行遍历取余运算，产生多个序列；(3)双方对各自的取余列进行随机性检验，选出符合要求的模值；(4)双方进行模值协商，计算出最适合取余的模值，双方根据此模值对原数据进行取余计算，得到取余后的信道幅度特征序列；(5)双方根据预处理后的序列数据生成各自的量化门限，再根据量化门限进行协商量化后，得到量化比特流；(6)将量化后的比特流输入到信息调和环节和隐私放大环节，得出最终的密钥。本发明可以增强密钥随机性。

技术领域

本发明涉及通信安全领域，尤其涉及一种基于幅度取余的无线信道密钥随机性增强方法。

背景技术

随着科学技术的快速增长，通信系统安全的重要性越来越高，信息安全对社会的现实作用逐年增强。在实际无线通信中，信道具有多样性，同时双方的信道特征又具有唯一性与互易性。从无线信道中直接提取物理信息生成的密钥是一个热门的研究方向，由于无线信道的互易性，通信双方可以得到一种只有双方可知的密钥。经过十几年的发展，该技术的理论研究已日趋完善，但仍存在问题需要解决，其中比较引人注目的问题是近端窃听的问题，当窃听信道与合法信道的相关性较高时，窃听者能够获取部分合法信息，或者窃听者可以伪装成合法通信者，以及合法通信双方利用信道特征生成的密钥存在被窃听的风险等。

幅度是无线信道的常用统计数据，可用作发射机和接收机之间共享的秘密信息源。使用幅度作为信道统计数据，主要是因为大多数现有的无线网卡无需任何修改，就可以在每帧的基础上进行测量。由运动和多径衰落引起的幅度随时间的变化可以被量化并用于生成密钥。这种方法可以有效应用于现有平台，但存在随机性差，生成密钥有大段的连续的0和1的问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于幅度取余的无线信道密钥随机性增强方法，本发明能够有效的提高幅度数据预处理后的随机性，提高基于幅度生成密钥的随机性，降低非法信道和合法信道的相关性。

技术方案：本发明所述的基于幅度取余的无线信道密钥随机性增强方法包括：

(1)无线通信双方分别多次探测各自的信道幅度特征，并按照时间组合成信道幅度特征样本序列；

(2)无线通信双方对各自的信道幅度特征样本序列进行遍历取余运算，产生多个序列；

(3)无线通信双方对各自的经过取余运算的多个序列进行随机性检验，选出符合要求的模值，所述要求具体为：该模值能够使取余后的序列在设定显著性水平下被认为是随机序列，或该模值是检验返回p值最大的模值；

(4)无线通信双方进行模值协商，计算出取余的模值，双方根据此模值对原数据进行取余计算，得到取余后的信道幅度特征序列；

(5)无线通信双方根据预处理后的序列数据生成各自的量化门限，再根据量化门限进行协商量化后，得到量化比特流；

(6)将量化后的比特流输入到信息调和环节和隐私放大环节，得出最终的密钥。

进一步的，所述信道幅度特征具体为接收信号强度、时频域信道冲激响应和信道幅度中任意一种。

进一步的，步骤(2)中所述遍历取余运算的具体方法为：

(2.1)无线通信双方获取各自信道幅度特征样本序列中的最大值，并在从0到最大值的范围内等间距取出多个点，将每个点作为取余的一个模值；

(2.2)使用所述模值分别对无线通信双方各自信道幅度特征样本序列中的每个数据进行取余计算，将取余后的数据再按照时间组合起来，得到多个取余运算后的序列。

进一步的，步骤(3)中选出符合要求的模值的方法具体为：