一种提取信道特征的方法及网络设备技术

技术编号:18416738 阅读:66 留言:0更新日期:2018-07-11 08:47
本发明专利技术实施例提供一种提取信道特征的方法及网络设备,涉及通信领域,解决提取无线信道特征时的样本相关性不高和提取速率过慢的问题。具体方案包括:第一网络设备在链路层接收第二网络设备发送的参考数据包;第一网络设备根据参考数据包,提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征。本发明专利技术用于提取信道特征。

A method of extracting channel features and network equipment

An embodiment of the invention provides a method for extracting channel features and a network device, which deals with the communication field, and solves the problem of low sample correlation and too slow extraction rate when the wireless channel features are extracted. The specific scheme includes: the first network device receives a reference packet sent by the second network device on the link layer; the first network device extracts channel features between the first network device and the second network device according to the reference packet. The invention is used to extract channel features.

【技术实现步骤摘要】
一种提取信道特征的方法及网络设备
本专利技术涉及通信领域,尤其涉及一种提取信道特征的方法及网络设备。
技术介绍
安全密钥的建立是两个实体间秘密通信的基本要求。目前,对称加密、公钥加密和量子加密等方案已经得到普遍应用。但是,这些加密方案在安全性、成本上存在诸多缺陷,使得应用的局限性很大。在此基础上,更轻量级并且更加灵活的、利用无线信道的物理特性在两个实体间生成加密密钥的加密方案应运而生。由于无线信号的空时唯一性、短时互易性、快速时变性及不可预测性等特征,使得利用基于无线信道特性提取的密钥作为会话密钥加密通信信道,攻击者很难破解会话密钥。在利用无线信道的物理特性在两个实体间生成加密密钥时,需先采用数据包交互与逻辑控制机制提取无线信道的特征。在提取无线信道特征的过程中,收发双发记录信道特征信息的时间间隔τ,是度量信道特征样本相关性的重要参数,τ越小表示信道特征样本相关性越强,后续根据样本生成的密钥准确度也越高。当前,无线信道特征样本提取技术采用的数据包交互和逻辑控制机制是基于网络层的ping工具。由于网络层的路由及协议控制等流程,以及网络侧数据包到达链路层后的重传确认机制,大大增加了特征样本时间间隔τ,造成提取无线信道特征时的样本相关性不高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种提取信道特征的方法及网络设备,解决提取无线信道特征时的样本相关性不高和提取速率过慢的问题。第一方面,本专利技术实施例提供一种提取信道特征的方法,包括:第一网络设备在链路层接收第二网络设备发送的参考数据包;第一网络设备根据参考数据包,提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征。本专利技术实施例提供的提取信道特征的方法,由于用于提取信道特征的参考数据包是在链路层交互,相比网络层交互数据包,省略了路由、协议控制等流程,可以简化数据包的交互过程,大大减少了收发双发提取信道特征的时间间隔,也就是减少了特征样本时间间隔。在采用信道特征生成密钥加密通信时,能很好的增加信道特征样本的相关性,提高密钥的准确性及提取速率。其中,第一网络设备、第二网络设备互为通信双方。第一网络设备可以为通信中的发送方,通过向第二网络设备发送探测数据包,第二网络设备则反馈探测数据包的响应数据包,即为上述参考数据包。或者,第一网络设备可以为通信中的接收方,接收第二网络设备发送探测数据包,即为上述参考数据包,并向第二网络设备反馈探测数据包的响应数据包。结合第一方面,在一种可能的实现方式中,本专利技术实施例提供的提取信道特征的方法还可以包括:第一网络设备生成信标数据包,并通过链路层向第二网络设备发送信标数据包;参考数据包为所述信标数据包的响应数据包。结合第一方面,在一种可能的实现方式中,当第一网络设备为接收端网络设备,在第一网络设备在链路层接收第二网络设备发送的参考数据包之后,该方法还可以包括:第一网络设备通过链路层向第二网络设备发送参考数据包的响应数据包;参考数据包的响应数据包用于指示第一网络设备已成功接收参考数据包。结合第一方面或上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,上述信标数据包可以包括链路层管理帧。由于802.11中链路层的管理帧不存在重传控制机制和确认机制的干扰,进一步减少了收发双发提取信道特征的时间间隔,也就是减少了特征样本时间间隔,增加了信道特征样本的相关性,在采用信道特征生成密钥加密通信时,更好的提高了密钥的准确性。结合第一方面或上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,在第一网络设备生成信标数据包,并通过链路层向第二网络设备发送信标数据包之后,该方法还可以包括:从第一网络设备通过链路层向第二网络设备发送信标数据包的时刻开始的预设时间段内,若第一网络设备未接收到信标数据包的响应数据包,第一网络设备通过链路层重新向所述第二网络设备发送信标数据包。以保证参考数据包的有效交互。结合第一方面或上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,上述信道特征可以包括信道状态信息(英文全称:ChannelStateInformation,CSI),CSI包含于参考数据包中,CSI包括了第一网络设备与第二网络设备之间信道中每个子信道的特征信息。具体的,第一网络设备根据参考数据包,提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征,包括:第一网络设备对参考数据包进行多信道样本侦听,得到第一网络设备与第二网络设备间每个子信道的特征。通过提取子信道的样本特征,提高了提取信道特征的效率,从而将密钥生成速率大大提升。结合第一方面或上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,在第一网络设备根据参考数据包,提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征之后,该方法还可以包括:第一网络设备根据配对参考信息,与第二网络设备进行第一网络设备与第二网络设备间的信道特征配对。其中,配对参考信息包括提取信道特征的时间戳,时间间隔最小的时间戳对应的信道特征为一对信道特征;或者,配对参考信息包括提取信道特征的参考数据包中的配对序列号,配对序列号相同的数据包提取的信道特征为一对信道特征。通过对收发双发提取的两者之间的信道特征进行配对,保证了丢包和重传情况下信道特征的样本配对性,进而降低生成的密钥的误码率,提高密钥的实用性。进一步的,收发双方中相互配对的信道特征样本,在收发双方根据信道特征样本生成密钥时,作为相同的生成因素。结合第一方面或上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,提供在配对参考信息包括提取信道特征的时间戳时具体的配对过程。第一网络设备根据配对参考信息,与第二网络设备进行第一网络设备与第二网络设备间的信道特征配对具体实现为:第一网络设备记录第一时间戳,第一时间戳为第一网络设备提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征的系统时间,第一网络设备向第二网络设备发送第一时间戳,第一时间戳用于第二网络设备将第二网络设备提取的第一网络设备与第二网络设备间的信道特征,与第一网络设备提取的第一网络设备与第二网络设备间的信道特征配对。或者,第一网络设备记录第一时间戳,第一时间戳为第一网络设备提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征的系统时间,第一网络设备根据配对参考信息,与第二网络设备进行第一网络设备与第二网络设备间的信道特征配对,具体可以实现为:第一网络设备接收第二网络设备发送的第二时间戳,第二时间戳为第二网络设备提取的第一网络设备与第二网络设备间的信道特征的系统时间,第一网络设备选取提取时间戳与第二时间戳间隔最小的第一网络设备与第二网络设备间的信道特征,与第二网络设备提取的第一网络设备与第二网络设备间的信道特征配对。结合第一方面或上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,参考数据包包括配对序列号,提供在配对参考信息包括提取信道特征的参考数据包中的配对序列号时具体的配对过程。在此情况下,第一网络设备根据配对参考信息,与第二网络设备进行第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对,具体可以实现为:第一网络设备接收第二网络设备发送的、第二网络设备提取第一网络设备与第二网络设备间的信道特征的至少一个数据包的配对序列号,第一网络设备根据配对序列号,将第一网络设备提取的第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与第二网络设备提取的第一网络设备与第二网络设备间的信道特征配对。结合第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提取信道特征的方法,其特征在于,所述方法包括:第一网络设备在链路层接收第二网络设备发送的参考数据包;所述第一网络设备根据所述参考数据包,提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征。

【技术特征摘要】
1.一种提取信道特征的方法,其特征在于,所述方法包括:第一网络设备在链路层接收第二网络设备发送的参考数据包;所述第一网络设备根据所述参考数据包,提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:所述第一网络设备生成信标数据包,并通过链路层向所述第二网络设备发送所述信标数据包;所述参考数据包为所述信标数据包的响应数据包。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述第一网络设备生成信标数据包,并通过链路层向所述第二网络设备发送所述信标数据包之后,所述方法还包括:从所述通过链路层向所述第二网络设备发送所述信标数据包的时刻开始的预设时间段内,若所述第一网络设备未接收到所述信标数据包的响应数据包,所述第一网络设备通过链路层重新向所述第二网络设备发送所述信标数据包。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述信道特征包括信道状态信息CSI;所述第一网络设备根据所述参考数据包,提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,包括:所述第一网络设备对所述参考数据包进行多信道样本侦听,得到所述第一网络设备与所述第二网络设备间每个子信道的特征。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,在所述第一网络设备根据所述参考数据包,提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征之后,所述方法还包括:所述第一网络设备根据配对参考信息,与所述第二网络设备进行所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对;所述配对参考信息包括提取信道特征的时间戳,时间间隔最小的时间戳对应的信道特征为一对信道特征;或者,所述配对参考信息包括提取信道特征的所述参考数据包中的配对序列号,配对序列号相同的数据包提取的信道特征为一对信道特征。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述配对参考信息包括提取信道特征的时间戳,所述第一网络设备根据配对参考信息,与所述第二网络设备进行所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对,包括:所述第一网络设备记录第一时间戳,所述第一时间戳为所述第一网络设备提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的系统时间;所述第一网络设备向所述第二网络设备发送所述第一时间戳,所述第一时间戳用于所述第二网络设备将所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第一网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对;或者,所述第一网络设备接收所述第二网络设备发送的第二时间戳,所述第二时间戳为所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的系统时间,所述第一网络设备选取提取时间戳与所述第二时间戳间隔最小的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对。7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述参考数据包包括配对序列号;所述配对参考信息包括提取信道特征的所述参考数据包中的配对序列号;所述第一网络设备根据配对参考信息,与所述第二网络设备进行所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对,包括:所述第一网络设备接收所述第二网络设备发送的、所述第二网络设备提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的至少一个数据包的配对序列号,所述第一网络设备根据配对序列号,将所述第一网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对;或者,所述第一网络设备向所述第二网络设备发送、所述第一网络设备提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的至少一个数据包的配对序列号,用于所述第二网络设备根据配对序列号,将所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第一网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对。8.一种提取信道特征的方法,其特征在于,所述方法包括第一网络设备接收第二网络设备发送的参考数据包;所述第一网络设备根据所述参考数据包,提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征;所述第一网络设备根据配对参考信息,与所述第二网络设备进行所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对;所述配对参考信息包括提取信道特征的时间戳,时间间隔最小的时间戳对应的信道特征为一对信道特征;或者,所述配对参考信息包括提取信道特征的所述参考数据包中的配对序列号,配对序列号相同的数据包提取的信道特征为一对信道特征。9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述配对参考信息包括提取信道特征的时间戳,所述第一网络设备根据配对参考信息,与所述第二网络设备进行所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对,包括:所述第一网络设备记录第一时间戳,所述第一时间戳为所述第一网络设备提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的系统时间;所述第一网络设备向所述第二网络设备发送所述第一时间戳,所述第一时间戳用于所述第二网络设备将所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第一网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对;或者,所述第一网络设备接收所述第二网络设备发送的第二时间戳,所述第二时间戳为所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的系统时间,所述第一网络设备选取提取时间戳与所述第二时间戳间隔最小的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对。10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述参考数据包包括配对序列号;所述配对参考信息包括提取信道特征的所述参考数据包中的配对序列号;所述第一网络设备根据配对参考信息,与所述第二网络设备进行所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对,包括:所述第一网络设备接收所述第二网络设备发送的、所述第二网络设备提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的至少一个数据包的配对序列号,所述第一网络设备根据配对序列号,将所述第一网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对;或者,所述第一网络设备向所述第二网络设备发送、所述第一网络设备提取所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征的至少一个数据包的配对序列号,用于所述第二网络设备根据配对序列号,将所述第二网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征,与所述第一网络设备提取的所述第一网络设备与所述第二网络设备间的信道特征配对。11.根据权利要求8-10任一项所述的方法,其特征在于,所述第一网络设备接收第二网络设备发送的参考数据包,包括:所述第一网络设备在链路层接收所述第二网络设备发送的参考数据包。12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述信道特征包括信道状态信息CSI;所述第一网络设备根...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈东杨超张军孙军平胡亨捷
申请(专利权)人:华为技术有限公司西安电子科技大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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