基于无线信道特征的密钥生成方法研究

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2、聽＃轉韻＾—、－；■：＾．／；．Ｖ，部（巧公絲户幕南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果。，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意与我。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。研巧生签名：命中日期：令南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可Ｗ

3、保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档可；允许论文被查阅和借阅；可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。研涉密学位论文在解密后适用本授权书。究生签名：斬导师签名：夺日期：种气呵TheResearchofSecretKeyGenerationBasedonChannelImpulseResponseThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPosts

4、andTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByCaoZhongqiangSupervisor:Prof.ZhuWeipingMarch2016摘要无线信道天然的开放性，使得信息的安全传输尤其重要。现行移动通信的安全机制主要依赖于基于计算安全的加密体制，而移动环境下，密钥的分发与管理成为实现这种机制的重要挑战。无线信道固有的互易性、空间唯一性、时变性等特征，为在物理层实现信息论安全意义上的绝对安全提供了可能。本文对基于无线特征的密钥生成方法进行研究，主要贡献如下：(1)分析了三种现有的密钥生成方法，包括LCA、ASB

5、G以及HRUBE密钥生成方法，以密钥生成速率、密钥不一致率、密钥随机性为指标比较了他们的性能。研究结果表明，LCA密钥生成方法可以生成随机密钥且密钥不一致率较低，但是密钥生成速率不高；ASBG密钥生成方法提出一种分块使用量化，并结合Cascade协商协议以及密钥增强，整体性能与LCA密钥生成方法相当；HRUBE密钥生成方法采用了多比特自适应量化（MAQ）和KLT（Karhunen-LoèveTransform）去相关处理，提高了密钥生成速率以及密钥的熵，但是牺牲了密钥不一致率。(2)提出了一种改进的LCA密钥生成方法。相比于LCA密钥生成方法，该改进方法对每个匹配子序列的测量值进

6、行累加处理来提高信噪比，使生成密钥的不一致率较低；在量化阶段引入了多比特量化，以提高密钥生成速率；同时，这种改进方法保留了LCA密钥生成方法中的协商机制，即通过公开信道交互匹配子序列的位置信息，实现过程简单。实验结果表明，改进方法在保证密钥不一致率较小的前提下，提高了密钥生成速率，且生成的密钥可通过随机性测试无需密钥增强。(3)提出了利用格型白化滤波器代替KLT实现去相关处理。相关研究表明，KLT实现过程中存在着敏感性问题，即通信两端独立地实现KLT而不通过公开信道交互变换矩阵时，两端生成密钥的不一致率非常高。针对这一问题，提出了密钥生成双方独立利用格型白化滤波器做去相关处理的解

7、决思路。仿真结果表明，采用格型白化滤波器用于去相关处理时无需通过公开信道交换任何信息，提高了密钥生成方法的效率及安全性。关键词:互易性、密钥生成、去相关处理、密钥增强、KLTIAbstractSecurityisanespeciallyimportantconcernforwirelesscommunicationduetothepublicnatureofwirelesschannel.Currently,securitymechanismsofwirelessnetworkm