[发明专利]一种用于无线协作通信网络的非对称信道通信密钥生成方法

摘要

本发明公开了一种用于无线协作通信网络的非对称信道通信密钥生成方法，属于无线通信中的保密通信和信息安全领域。源节点通过发送初始相位随机的信标信号，各中继节点接收并转发信标信号至目的节点，目的节点检测累积接收相位并通过中继转发至源节点，源节点进一步转发接收信号至目的节点，根据单向协同链路在相干时间内二次传输时信道特性的一致性，通过估计各多中继信道特性并将其转化为系统子密钥，再通过多次交互扩展密钥从而构成通信密钥。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，各中继节点参与了密钥生成但无法获得完整密钥，能杜绝攻击者窃听、篡改和饱和攻击隐患，保障无线协同通信安全。

主权项

1.一种用于无线协作通信网络的非对称信道通信密钥生成方法，其特征在于由以下步骤组成：步骤一、在无线协作通信网络中，为了防止集中密钥生成和多中继节点之间密钥分发带来的密钥泄漏等安全隐患，应由收发节点对（含中继节点组）各自生成通信密钥，节点A通过多中继节点协作与节点B之间执行保密通信，且传输信道特性不对称，其通信密钥生成为：首先节点A广播发送初始相位随机的信标信号，初始相位为，各中继节点与节点B接收该信标信号并执行相位估计，节点B保存该相位估计值，同时各中继节点再转发来自节点A的接收信标信号至节点B，节点B分集接收并估计各中继节点转发信号的相位值，并与本步骤前述节点B保存的相位值累加用作通信密钥生成的激励源；步骤二：利用节点B在步骤一所得激励源作为发送信标信号初始相位，节点B广播发送该信标信号，各中继节点与节点A接收该信标信号并执行相位估计，节点A保存该相位估计值，同时各中继节点再转发来自节点B的接收信标信号至节点A，节点A分集接收并估计各中继节点转发信号的相位值，并与本步骤前述节点A保存的相位值累加用作通信密钥生成的激励源；步骤三：利用节点A在步骤二所得激励源作为发送信标信号初始相位，节点A广播发送该信标信号，各中继节点与节点B接收该信标信号并执行相位估计，节点B保存该相位估计值，同时各中继节点再转发来自节点A的接收信标信号至节点B，节点B分集接收并估计各中继节点转发信号的相位值，并与本步骤前述节点B保存相位值累加用作通信密钥生成的激励源；步骤四：对于节点A，将密钥激励源减去再量化并转换为二进制编码得到节点A的密钥元；对于节点B，对密钥激励源执行处理，其中为A-B链路上中继节点数，再将结果量化并转换为二进制编码得到节点B的密钥元，且与相等；步骤五：确定密钥元生成重复执行次数，使得密钥元位数不少于128位；在信道相干时间外，重复运行步骤一至步骤四次，再将个二进制密钥元依次顺序排列成行得到，若的位数大于128，截取低128位二进制数作为通信密钥，否则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。