[发明专利]无线通信网络中产生完美秘钥

说明书

本申请是2007年7月23日提交的题为“无线通信网络中产生完美秘钥”的第200680002889.0号中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明与无线通信安全的领域有关。具体来说，本发明与根据无线通道对等性的秘钥产生有关。

背景技术

虽然许多传统密码技术，都可以适用于无线通信之中，这些技术具有的问题，为该合法方所依赖的是，一窃听者所面对因为计算困难度，而在数学上无法获得一秘钥。当窃听者可利用的计算能力增加时，这些方法的效果便减少。此外，这些方法具有的问题，在于其通常以一种简单的方法验证一特定猜测是否正确。因此，建造一种提供绝对(无条件的)保密，而非根据计算假设的密码技术是较有利的。执行此技术之一种方法，已经在先前技术中，由Maurer、Csiszar与Ahlswede及其他人的文献中所知。以下叙述此方法的简要描述。

假设有两方人，Alice与Bob，已经存取两个随机来源X及Y，其在预定时间产生由下标i所标注的独立样本X_i与Y_i。假设Alice与Bob是利用对于窃听者Eve已经存取的公开通道通信，并希望产生一“完美秘钥”。此外，Eve也可以存取另一随机来源Z，其产生独立样本Z_i。该随机来源Z可能是与随机来源有关，但不像X与Y彼此之间具有强烈相关性。因此，直观地，Alice与Bob利用该随机来源较强的相互信赖关系，共享某些高于Eve的优势。的确，其已经显示Alice与Bob可以利用此信赖关系，产生一“完美随机秘钥”。

在不失去一般性下，秘钥可以定义为位元序列。具有长度N位元的完美随机秘钥，则称为一N位元的序列S，其由Alice与Bob共享，因此任一其他人(在此情况中，只有Eve)对于此秘钥序列的估计，可以是对于所有可能N位元序列的大体等机率分布，在此有2^N个。

使V表示所有在该公开通道中所执行的通信；n为该三方每一个累积其已经存取随机来源的时间场合数目；|S|为该形成秘钥的长度。则对于所有的ε＞0，吾人寻找一种协定，其对于所有足够大的n，具有以下的关系：

1nH(S|V,Z)>|S|n-ϵ]]>方程式1

其中H为随机变数的熵，可根据资讯理论由先前技术已知。注意方程式1是被正规化为该随机来源的单一采样，其为用于秘钥产生的基本资源。

在方程式1可以等价考量为在[|S|/n]下，该的量，也称为秘钥率。此后，该秘钥的长度标注以及该秘钥率，在文章的适用下是可交换的。也就是说，无论何时提到一特定秘钥长度，应该了解的是，这是根据某些基本随机变数的具体量(n)观测所导出。反之，当提到一秘钥率时，此标注为每个随机变数观测的平均秘钥数量之一。

值得注意的是在该上述秘密定义，与最新包含所有相关公开秘钥系统的密码系统之间存在差异。具体来说，新的密码系统，为依赖在猜测该密码秘钥时，由一计算复杂观点所衍生的极度困难性。然而，在多数这些系统之中，一旦产生了正确的猜测，便非常容易验证其的确为正确的猜测。实际上，Maurer与Wolfe的研究，意味着其便不再是任何的公开秘钥系统，换言之，公开产生加密秘钥，但解密秘钥则保持秘密。为了描述该观点，考虑以下公开秘钥密码系统可以根据的简单范例，然而记住最实用的系统常常是更加复杂的。