[发明专利]一种基于喷泉码控制与数据互锁的无线安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于喷泉码控制与数据互锁的无线安全传输方法，包括：合法发送端对原始数据进行喷泉码编码，得若干喷泉码编码包，再发送给合法接收端；合法接收端接收喷泉码编码包并记录喷泉码编码包的包序号，并在随机接收预设数量的喷泉码编码包后，利用基带人工噪声对已记录包序号数据的基带信号进行加密后反馈给合法发送端；合法发送端对所述反馈信号进行解密，得到合法接收端所接收喷泉码编码包的包序号，并利用包序号中记录的所有喷泉码编码包数据对两个伪随机数生成器的随机数种子进行加密，再发送给合法接收端；合法接收端在获得所述随机数种子后对接收到的编码包进行解码以恢复出原始数据，该方法能够实现信息的无线安全传输。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于喷泉码控制与数据互锁的无线安全传输方法。

背景技术

随着5G通信、物联网的日益普及，无线通信安全面临着越来越多的挑战，传统的加密方案通过网络上层协议依靠计算复杂度来实现的安全传输，在现如今随着高性能芯片的发展变得不再绝对安全可靠，同时复杂的计算对于设备的功耗控制也带来巨大的压力。因此，基于安全容量的，利用噪声和信道固有随机性的物理层安全传输机制受到人们越来越多的关注，其中喷泉码编码作为一种有效的安全编码方案，在独立衰落信道条件下只要合法接收端在窃听者接收到足够多编码包之前完成解码就能够实现数据的安全传输，而不需要物理层以上的额外开销；与如今TCP/IP协议使用ARQ重传机制来保证可靠传输不同，喷泉码作为一种无码率抹除码在编码时对原始数据进行随机编码，合法接收端只要收到足够数量的编码包就可以恢复所有源信息，解码条件只与收到的编码包数量有关，因此基于喷泉码的无线传输可以在降低传输负载同时，能够进一步提高传输安全性。

传统的喷泉码无线传输方案只要求合法接收端在窃听者截获到足够的编码包之前完成解码即可实现安全通信，但实际中合法用户的信道优势不一定能够一直保持，同时由于传统的喷泉码传输将喷泉码编码数据与编码信息一同发送，导致编码包一旦被窃听者截获，所在编码包的编码信息就会直接泄露给窃听者，窃听者可以依据编码信息对喷泉码编码包进行解码，使得窃听者即使在不能完全解码所有数据的情况下也能够恢复出部分有效信息，因此传统的喷泉码传输方案并不能满足高安全需求场景中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于喷泉码控制与数据互锁的无线安全传输方法，该方法能够实现信息的安全传输。

为达到上述目的，本发明所述的基于喷泉码控制与数据互锁的无线安全传输方法包括以下步骤：

1)合法发送端将源数据分为K个二进制原始数据包T₁,T₂,…,T_K，其中，每个二进制原始数据包的长度均为W_Kbits，并根据原始数据包的个数K得服从鲁棒孤子度分布的LT编码的度分布函数ρ(d_K)，其中，d_K为K个原始数据包时的编码度值；

通过改进的RC4伪随机数生成算法分别得到服从ρ(d_K)分布的正整数伪随机序列R_d＝[r_d,1,r_d,2,…,r_d,i](1≤r_d,i≤K,i≥1)及服从(0,K)区间均匀分布的正整数伪随机序列R_w＝[r_w,1,r_w,2,…,r_w,j](1≤r_w,j≤K,j≥1)，其中，r_d,i表示伪随机序列R_d中的第i个伪随机数，r_w,j表示伪随机序列R_w中的第j个伪随机数，伪随机序列R_d及伪随机序列R_w的随机数种子分别为比特序列和伪随机序列R_d及伪随机序列R_w的随机数种子长度均为W_Rbits；