[发明专利]一种用于认知无线电系统的通信密钥生成方法和安全信道选择方法

摘要

本发明公开了一种用于认知无线电系统的通信密钥生成方法和安全信道选择方法，属于无线通信中的保密通信和信息安全领域。收发节点对根据本地频谱池构造公共可用信道集，其信道数至少为1，依次选择可用信道集中的信道多次执行初始相位随机的信标信号收发，根据相同信道在相干时间内无线传输特征的互易性和不同信道无线传输特征的差异性，检测并利用接收信号相位生成随机密钥元矩阵，对该矩阵融合处理获得通信密钥，该通信密钥一方面用于传输信息加密，另一方面作为随机种子选择安全通信信道。本发明的显著特点是：通信密钥无需通过信道在收发节点之间交互，能杜绝攻击者窃听、篡改和饱和攻击隐患，保障认知无线电系统通信安全。

主权项

1.一种用于认知无线电系统的通信密钥生成方法，其特征在于由以下步骤组成：步骤一、在认知无线电系统中，为了在节点A与节点B之间执行保密通信，需要生成通信密钥用于对所传输的明文执行加密并选择安全通信信道，首先依据节点A与节点B的本地频谱池选择构造公共可用信道集C，集合中的信道数为N，从公共可用信道集中选择一条信道c，节点A利用该信道向节点B发送初始相位随机的信标信号，节点B接收该信标信号并执行相位估计，一方面将该相位估计值用作通信密钥生成的激励源，另一方面再向节点A转发接收的信标信号，节点A接收该信标信号并执行相位估计，再与原发送信标信号的初始相位求和得到用作通信密钥生成的激励源，节点A和节点B分别对激励源按照特定的准则量化得到密钥元；步骤二：利用步骤一选择的信道c重复执行步骤一K次，且重复时间间隔应大于信道相干时间，获得K组密钥元；步骤三：在步骤一构造的公共可用信道集C中，依次选择剩余信道执行步骤一和步骤二N次，将所得到的全部密钥元构成密钥元矩阵；步骤四：以公共可用信道数为维度对步骤三得到的密钥元矩阵进行拆分，得到，其中为阶方阵，，选择且保证h为整数，由于矩阵元素互不相关，所以方阵为满秩方阵；步骤五：依次求解满秩方阵的特征值，每个方阵都能得到个特征值，将个特征值累加求和得到特征值量，对每个特征值量按照特定的量化准则转换为二进制数组，再将个二进制数组依次顺序排列成行得到，若的位数大于128，截取低128位二进制数组作为通信密钥，若的位数小于128，将高位补零构成128位作为通信密钥，若的位数等于128，直接将作为通信密钥，节点和节点执行相同运算，分别得到128位的通信密钥和，且。