[发明专利]一种基于信号强度轨迹的无线设备密钥建立方法

说明书

本发明公开了一种基于信号强度轨迹的无线设备密钥建立方法，包括：建立密钥的两台无线设备进行初始化设定，确定设备的收、发频率；两台设备分别在各自的接收频率接收对方发出的无线信号，并将之存储于自身存储空间中；两台设备分别根据量化区间和密钥位数，选取长度的信号强度轨迹序列，在每个量化区间内，进行中值和均值的大小判定，将结果用0和1表示，存储在密钥序列中；利用哈希序列，进行两台设备存储的密钥序列的纠错，将两个密钥序列不相同的比特位数删除。本发明的信号强度轨迹具有更高的隐秘性；能够有效的降低设备能耗，保证无线信号被窃听后，生成的密钥仍具有一定安全性。

技术领域

本发明属于无线网络的密钥管理技术领域，尤其涉及一种基于信号强度轨迹的无线设备密钥建立方法。

背景技术

两台设备通过公共媒介建立一个共享密钥，是无线网络安全的一个基础。传统的方式基于公开密码学，但由于计算的复杂性，这些设备需要安装价格昂贵的计算设备或芯片，例如，传统的Diffle-Hellman密码系统作为目前仍在使用的最早期的公开密码系统，即使两台设备仅在公开信道中交换消息，也能够为他们生成一个共享密钥。对于传统基于密码学的密钥生成方法目前已经有很多研究，如无线网络的公钥基础设施等。但基于密码学的方法由于较高的计算量，不适用于低功耗、计算量受限的无线终端设备。近年来，研究者们致力于在具体无线网络系统环境中，研究新的无线密钥建立方法，从而将无线信道特征引入密钥建立过程中。这些无线信道特征包括物理层信号特征、接收信号强度和信道冲激响应等。其中接收信号强度和信道冲激响应作为特征，在无线设备密钥建立过程中具有良好的应用。这些无线信道主要有两个方面的特征：信道互易性和空间去相关特性。基于这两大特性，在特定的无线链路中相连的两个设备能够观察到相同的信道信息从而建立密钥。而这个密钥对于不相关的第三方是保密的，当第三方和通信双方相距半个波长的距离时，信道的观测误差能够达到50％。更重要的是，对观测精度的高需求直接导致了高的计算复杂度，这也间接影响了这些技术更广泛的应用。一方面，利用物理层特征(如信道冲激响应、信道相位等)建立密钥在文章“Unconventional cryptographic keying variablemanagement”被最早提出，而信道的互易性理论作为最重要的一个理论，则在文章“Channelidentification:Secret sharing using reciprocity in ultra wideband channels”首次出现。文章“Survey on channel reciprocity based key establishment techniquesfor wireless systems”从量化、通信错误控制、可靠性和安全问题等方面论证了这些技术，并且对基于信道互易性的密钥建立过程中出现的问题进行了总结。另一方面，基于信号接收强度的技术主要应用于发掘密钥生成时的时空变化、多天线特征和多频率的问题。近年来，文章“Rss-based secret key generation in underwater acoustic networks:advantages,challenges,and performance improvements”研究了在水下声波网络中，对窃听和恶意信号注入的防御方案，并对基于信号接收强度的优缺点做了总结。以上的这些现有技术，在进行密钥建立时，采用一方发送，一方等候接收的半双工模式，并不能使密钥建立的双方在在建立密钥的过程中同步进行，也没有解决低性能无线设备建立密钥时耗能大、交互信息易泄露的问题。

综上所述，现有的低性能无线设备存在建立密钥时耗能大、交互信息易泄露的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于信号强度轨迹的无线设备密钥建立方法，旨在解决现有的低性能无线设备存在建立密钥时耗能大、交互信息易泄露的问题。

本发明是这样实现的，一种基于信号强度轨迹的无线设备密钥建立方法，所述基于信号强度轨迹的无线设备密钥建立方法包括以下步骤：