[发明专利]基于信道状态信息的水声物理层密钥生成技术

权利要求书

1.基于信道状态信息的水声物理层密钥生成技术，包括下列步骤：

（1）信道状态感知：在时分双工工作模式下，水下节点A与节点B生成一个公开导频信号，节点A生成随机信号和，节点B生成随机信号；以第i轮信道状态感知为例，在时刻，节点A生成一个探测信号，并发送给节点B；节点B接收到信号后，将奇数行合并为,偶数行合并为，并将偶数行进行最小均方根误差估计得到节点B第一阶段的估计值；节点B在下一个时隙向节点A发送，节点A接收到的信号为接收，然后立刻发送确认信号ACK，并将奇数行合并为，偶数行合并为，根据奇数行与公开导频信号进行估计可以得到中间变量；根据中间变量，节点A的随机信号、以及节点A接收到的偶数行，可以进行最小均方根误差估计得到节点A在第一阶段估计值；

（2）特征量化：经过信道状态感知后，水下节点A和节点B分别得到样本值和,节点A随机选择K个初始聚类中心，其中，并计算各个样本值与聚类中心的差值（其中是离最近的中心），然后将聚类中心和距离差值发送给节点B；节点B收到节点A发过来的聚类中心和差值后计算出补偿后的样本值，其中（第一次补偿），节点B根据节点A发送的聚类中心分配新的样本值，并生成新的聚类中心，接着计算补偿后的样本值与新聚类中心的差值，并将其发送给节点A；节点A收到后对补偿后差值和聚类中心和再次计算，重新分配新的样本值（第二次补偿）；节点A和节点B对所有的样本值进行特征量化得到初始密钥；

（3）密钥协商：经过量化后的初始密钥中仍然存在对应位置比特不一致的情况，通过公开交互协商信息使合法节点A和合法节点B获得完全一致的密钥；首先双方节点利用哈希函数构造一元高阶多项式进行身份验证，核对对方节点的身份，验证成功后合法节点使用会话密钥进行协商纠错；经过身份认证后的会话密钥用作安全编码和卷积码进行编码的源，其中，输入信息经过带交织块和不带交织块的递归系统卷积(RSC)编码器，得到的卷积比特经过删余器得到所需的码率，该控制器为交织和删余提供自适应安全编码，会话密钥被作为控制器的源；此时拥有密钥的合法节点才能正确的区分奇偶校验位，奇偶校验位是随机删除的，只有拥有正确密钥的合法接收节点才能正确解码，密钥安全性得到保证。