基于MP-WFRFT的物理层保密增强安全方案

吴佳隆 任清华,2 李 明

(1. 空军工程大学信息与导航学院, 陕西西安 710077;2. 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室, 河北石家庄 050081)

1 引言

由于战场无线通信网络中信道的广播特性与全域开放性,使得在消息传输的通信网络中出现一个这样的状况,即该无线网络所覆盖区域内的所有用户接收机皆可以获得该信号。而随着敌方攻击手段的不断丰富,量子计算的出现,计算能力的不断提高,战场网络的全域开放性、移动性等带来的安全风险也逐步提升。不同于密码算法在网络上层协议栈中的应用,物理层安全方法从信息论角度出发,旨在从源头上解决安全问题、实现无条件安全,可以为传统加密方案提供强力支撑,与战场网络的需求十分契合。

其中一种以无线信道互易性为基础的“信道密钥”加密方案逐渐引起了学者们的关注。根据无线信道的互易性和随机性,2000年Koorapat利用信号相位差值生成信道密钥[1];2009年,2010年Patwari N与Jana S分别给出了基于接受信号强度的密钥生成方案[2-3];2010年,Zeng K根据现有设备建立了多天线的密钥提取的实验平台[4-5]。然而,在缺乏密钥控制的场景当中,信道密钥加密方案的实施效果将大打折扣;例如利用伪随机序列的加密方案由于主要依赖于所利用的伪随机序列长度,在数据足够支撑的情况下,会呈现一种统计特性,敌方对其破解的难度也随之下降。

加权分数傅里叶变换(WFRFT)作为一种新型时频域分析手段,提出后经过多年发展已不断完善。……