[发明专利]一种基于无线多径衰落信道的PUF认证方法及装置

权利要求书

1.一种基于无线多径衰落信道的PUF认证方法，其特征在于，应用于客户端，所述方法包括：

向基站发送接入请求，并接收基站针对所述接入请求返回的挑战信息；

基于所述挑战信息，利用预设的物理不可克隆函数PUF得到所述挑战信息对应的响应信息；

获取下行信道的信道增益和传播时延差异；

利用所述下行信道的信道增益和传播时延差异，对所述响应信息进行加密，得到加密后的响应信息；

将所述加密后的响应信息发送给基站，以使基站对所述加密后的响应信息进行认证；

所述利用所述下行信道的信道增益和传播时延差异，对所述响应信息进行加密，得到加密后的响应信息的步骤，包括：

使用如下表达式对所述响应信息进行加密，得到加密后的响应信息：

其中，R′表示加密后的响应信息，f_h(R)表示在多径信道h中对响应信息R进行加密的函数，Ψ表示在多径信道h中对响应信息R进行映射得到的响应矩阵，H^d表示下行多径信道h的信道增益矩阵，表示模二加符号，D^d表示下行多径信道h的传播时延差异矩阵。

2.一种基于无线多径衰落信道的PUF认证方法，其特征在于，应用于基站，所述方法包括：

接收客户端发送的接入请求；

获取上行信道的信道增益和传播时延差异；

向所述客户端返回所述接入请求对应的挑战信息；

接收所述客户端发送的加密后的响应信息；

利用所述上行信道的信道增益和传播时延差异，对所述加密后的响应信息进行解密，得到解密后的响应信息；

基于预设的挑战响应信息表，对所述解密后的响应信息进行认证，所述预设的挑战响应信息表为预设的物理不可克隆函数PUF对应的挑战响应信息表，所述预设的挑战响应信息表中包含挑战信息及其对应的响应信息；

在认证成功的情况下，向所述客户端返回认证成功的信息；

所述利用所述上行信道的信道增益和传播时延差异，对所述加密后的响应信息进行解密，得到解密后的响应信息的步骤，包括：

使用如下表达式对所述加密后的响应信息进行解密，得到解密后的响应信息：

其中，Ψ^h表示在多径信道h中解密后的响应信息，f_h(R′)^-1表示在多径信道h中对加密后的响应信息R′进行解密的函数，Ψ′表示在多径信道h中对加密后的响应信息R′进行映射得到的响应矩阵，H^u表示上行多径信道h的信道增益矩阵，表示模二加符号，D^u表示上行多径信道h的传播时延差异矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于预设的挑战响应信息表，对所述解密后的响应信息进行认证的步骤，包括：

计算所述解密后的响应信息，与预设的挑战响应信息表中所述挑战信息对应的响应信息之间的汉明距离；

判断所述汉明距离是否小于预设阈值；

如果所述汉明距离小于预设阈值，则认证成功。

4.一种基于无线多径衰落信道的PUF认证装置，其特征在于，应用于客户端，所述装置包括：

第一接收模块，用于向基站发送接入请求，并接收基站针对所述接入请求返回的挑战信息；

第一获取模块，用于基于所述挑战信息，利用预设的物理不可克隆函数PUF得到所述挑战信息对应的响应信息；

第二获取模块，用于获取下行信道的信道增益和传播时延差异；

加密模块，用于利用所述下行信道的信道增益和传播时延差异，对所述响应信息进行加密，得到加密后的响应信息；

第一发送模块，用于将所述加密后的响应信息发送给基站，以使基站对所述加密后的响应信息进行认证；

所述加密模块，具体用于：

使用如下表达式对所述响应信息进行加密，得到加密后的响应信息：

其中，R′表示加密后的响应信息，f_h(R)表示在多径信道h中对响应信息R进行加密的函数，Ψ表示在多径信道h中对响应信息R进行映射得到的响应矩阵，H^d表示下行多径信道h的信道增益矩阵，表示模二加符号，D^d表示下行多径信道h的传播时延差异矩阵。