[发明专利]一种对称密钥生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及慢衰落信道中高熵、高速率共享密钥协商方法，具体地，涉及一种对称密钥生成方法以及该对称密钥生成方法的应用。

背景技术

随着无线通信技术的发展，业务类型越来越丰富，除了传统的语音和数据业务，电子商务、手机乘车、移动支付等各种新兴移动应用服务正逐渐兴起，大量敏感数据在无线信道上传输。然而，无线信号的开放性决定了任何处于其通信范围内的接收者，只要接收频率相同，就能够窃听属于别人的信息。因此，伴随无线通信业务蓬勃发展而带来的安全问题是制约无线通信领域业务发展的重要因素，如何对用户通信内容进行保护，防止个人隐私泄露，防止非法用户的入侵，保障合法用户的权益，是无线通信技术的重要研究内容之一。

现代通信系统的安全问题主要依靠现代密码体制来解决，而基于加密技术的通信的安全性完全取决于密钥的安全，因此，密钥生成是加密技术的核心。当前，密钥生成的方法主要有两种：基于计算安全的密钥生成和基于信息理论安全的密钥生成。随着计算能力和算法效率的提高，特别是量子计算机的研究，依赖于计算安全的密码体制面临严峻的挑战。而基于信息理论安全建立在无条件安全模型之上，只要通信双方能共享一个无条件安全的密钥，就可使得“一次一密”成为可能，最终实现无条件安全的保密通信。

考虑到无线信道，特别是近距离无线通信信道，如D2D(Device-to-Device)信道，WSN(Wireless Sensor Networks)信道等，具有较好的互易性、唯一性和不可预测性D2D通信系统中，基于无线信道的密钥生成方法具有较好的应用优势。因此，国内外有大量基于无线信道特性的共享密钥协商方法的研究，本发明中的RSS(Receive Signal Strength)为接收信号强度，下文中的RSS与接收信号强度表述不同意思相同。

然而，当无线信道变化较慢时，该类方法无法利用无线信道的时变冗余特性实现密钥协商，主要存在两个缺陷：(1)无法解决在信道慢衰落情况下生成密钥的低熵问题；(2)无法解决信道慢衰落情况下密钥生成速率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种对称密钥生成方法，该对称密钥生成方法克服了无法解决在信道慢衰落情况下生成密钥的低熵问题以及无法解决信道慢衰落情况下密钥生成速率低的问题，实现了高熵、高速率的共享密钥的生成。

为了实现上述目的，本发明提供了一种对称密钥生成方法，该方法包括：

步骤1，第一装置和第二装置建立通信链路，且在信道的相干时间内所述第一装置和所述第二装置分别对信道进行测量，所述第一装置得到第一接收信号强度值，所述第二装置得到第二接收信号强度值；

步骤2，所述第一装置通过归一化量化将第一接收信号强度值转换成一串量化的第一比特串S_A，并对第一比特串S_A按照相等的长度划分为第一比特串组Φ_A＝{Q₁,Q₂,...,Q_n}；所述第二装置通过归一化量化将第二接收信号强度值转换成一串量化的第二比特串S_B，并对第二比特串S_B按照相等的长度划分为第二比特串组Φ_B＝{P₁,P₂,...,P_n}；

步骤3，所述第一装置根据第一比特串组Φ_A＝{Q₁,Q₂,...,Q_n}产生第一共享密钥，且通过隐藏第一共享密钥得到承诺分子T_A'，并通过散列第一共享密钥得到校验元素G_c，所述第一装置将承诺分子T_A'和校验元素G_c发送至所述第二装置；

步骤4，所述第二装置根据第二比特串组Φ_B＝{P₁,P₂,...,P_n}和承诺分子T_A'生成第二共享密钥；

步骤5，当所述第二共享密钥的散列值等于所述校验元素，则密钥协商成功；否则，判断密钥协商的次数与预设次数的大小，当所述密钥协商的次数大于或等于预设次数时，则密钥协商失败，当所述密钥协商的次数小于预设次数时，重复步骤4。

优选地，在步骤1中，所述第一装置和第二装置建立通信链路的方法包括：