基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法与流程

文档序号:15744679发布日期:2018-10-23 22:55阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)星型网络包括中心节点、N个子节点和N个通道,各子节点与中心节点之间均通过通道连接;中心节点广播导频信号,各子节点提取信道特征参数;

(2)N个子节点依次向中心节点发送导频信号,中心节点依次提取与各子节点间的信道特征参数;

(3)重复步骤(1)和步骤(2)K次,K为预先设定的重复次数;

(4)中心节点将步骤(2)中提取得到的信道特征参数进行预处理,并量化为第一二进制信道特征序列Q1,Q2,…,QN;N个子节点分别将步骤(1)中提取得到的信道特征参数进行预处理,并量化为第二二进制信道特征序列Q1′,Q2′,…,QN′;

(5)中心节点利用随机数生成算法生成随机数,并将所述随机数转化为二进制随机数序列R;

(6)中心节点将所述二进制随机数序列R纠错编码后生成编码后序列RC;

(7)中心节点将编码后序列RC与第一二进制信道特征序列Q1,Q2,…,QN分别异或加密,经过各通道以复用的方式分别广播至各子节点;

(8)N个子节点接收信号后,分别对接收到的信号用第二二进制信道特征序列Q1′,Q2′,…,QN′异或解密,得到解密后信号RC,1′,RC,2′,…,RC,N′;

(9)N个子节点分别对解密后信号RC,1′,RC,2′,…,RC,N′纠错解码,得到恢复的随机数序列R1′,R2′,…,RN′;

(10)中心节点和各子节点分别根据R和R1′,R2′,…,RN′确定自己的组密钥G和G1′,G2′,…,GN′;

(11)中心节点与N个子节点对组密钥G和组密钥G1′,G2′,…,GN′进行一致性验证,若验证成功,则此次组密钥分发成功;否则分发失败。

2.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(1)与步骤(2)中信道特征参数包括接收信号强度、信道状态信息、信道相位信息、信道时延及信道深衰落信息。

3.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(4)中的预处理包括同步纠正、频偏矫正以及信道特征参数的一致性提高和冗余性去除的变换方法,所述变化方法包括平滑变换、插值滤波变换、K-L变换、DCT变换、小波变换、交织变换中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤4)中的量化包括单门限量化、多门限量化、自适应门限量化、基于保护频带的量化、依分布概率量化中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(5)中的随机数生成算法包括线性同余法、正态随机数生成、梅森旋转算法中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(6)中的纠错编码包括汉明码、BCH码、Reed-Solomen码、LDPC码、Turbo码中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(7)中复用的方式包括时分复用、频分复用、码分复用中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(10)中,中心节点将R直接作为中心节点的组密钥G;各子节点将R1′,R2′,…,RN′直接作为子节点的组密钥G1′,G2′,…,GN′。

9.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(10)中,中心节点对R进行隐私放大得到中心节点的组密钥G;各子节点对R1′,R2′,…,RN′进行隐私放大得到子节点的组密钥G1′,G2′,…,GN′;所述隐私放大采用HASH函数进行映射。

10.根据权利要求1所述的基于无线信道特征的轻量级组密钥分发方法,其特征在于,所述步骤(11)中的一致性验证方法为:中心节点对组密钥G哈希运算获得摘要信息H,将所述摘要信息H广播至各子节点;N个子节点分别对组密钥G1′,G2′,…,GN′哈希运算获得摘要信息H1′,H2′,…,HN′,并将其与H对比,如果有不同则在约定时间内发送验证失败的信息给中心节点,超出时间中心节点若未收到验证失败的信息则认为一致性验证成功。

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