一种基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法及系统，本发明专利技术中通信双方通过引入酉矩阵增加信道的波动性，通过回传机制保证通信双方得到一致的密钥，在准静态场景下仍然保持较高的密钥生成速率和安全性。在信道的相干时间内生成密钥，并对后续的数据块进行加密，在整个数据传输过程中达到一次一密。本发明专利技术可以减少对通信系统的要求，随机来源保证了足够的密钥随机性，准静态场景下依然保持较高的密钥生成速率和密钥随机性，本发明专利技术可以抵抗被动窃听攻击，提高了信道密钥生成算法的安全性，提高在实际场景中的可用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法及系统
本专利技术涉及安全信息技术，尤其涉及一种基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法及系统。
技术介绍
无线信道的互易性，时间和空间上的变化性使得其可以成为提取密钥的随机源，互易性决定了密钥的可靠性，时间与空间上的变化性保证了密钥的机密性。无线信道的快速变化主要依赖于小尺度衰落，当无线通信终端在快速移动时，信道的变化快速且明显。例如在车载网络中，信道的变化性容易得到保障，生成的密钥变化速度快，密钥信息熵高。但是有些场景下的信道变化速度很慢，将变化十分缓慢且微小的信道定义为准静态信道，例如固定安装的两个物联网节点之间的信道。在理想情况下，信道密钥生成方法产生的密钥应该是相互独立的，然而在准静态信道下，信道的随机性不够，信道特征经过量化、信息调和、隐私放大后将得到相似度过高甚至相同的密钥。现有的采用信道特征作为唯一的随机来源的信道密钥生成方法已经不能满足实际场景中的需要。为了加快信道的波动速度，进而可以高速率地生成高随机性、高熵率的通信密钥，需要对信道进行主动构造。在通信系统中，密钥对数据进行加密，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)通信双方分别在本地产生私密信道系数增益酉矩阵和私密信号；/n(2)通信双方分别将本地的私密信道系数增益酉矩阵和私密信号相乘，并通过第一频段发送至另一方；/n(3)通信双方分别将通过第一频段接收到的信号与本地的私密信道系数增益酉矩阵相乘，并通过第二频段发送至另一方；/n(4)通信双方分别根据通过第二频段接收到的信号和本地信号生成密钥生成矩阵，并获取该密钥生成矩阵的非零特征值；其中，通信双方的密钥生成矩阵不同，但密钥生成矩阵的非零特征值相同；/n(5)通信双方分别将获取的非零特征值量化为比特流，然后对量化后的比特流进行...

【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)通信双方分别在本地产生私密信道系数增益酉矩阵和私密信号；
(2)通信双方分别将本地的私密信道系数增益酉矩阵和私密信号相乘，并通过第一频段发送至另一方；
(3)通信双方分别将通过第一频段接收到的信号与本地的私密信道系数增益酉矩阵相乘，并通过第二频段发送至另一方；
(4)通信双方分别根据通过第二频段接收到的信号和本地信号生成密钥生成矩阵，并获取该密钥生成矩阵的非零特征值；其中，通信双方的密钥生成矩阵不同，但密钥生成矩阵的非零特征值相同；
(5)通信双方分别将获取的非零特征值量化为比特流，然后对量化后的比特流进行信息调和以及隐私放大，获得一致密钥。


2.根据权利要求1中所述的基于矩阵特征值的主动信道密钥生成方法，其特征在于：步骤(4)中所述密钥生成矩阵的生成方法为：
通信一方按照下式计算密钥生成矩阵W1：



式中，GA表示该通信方的私密信道系数增益酉矩阵，表示GA的转置，表示GA的逆矩阵，YA2表示该通信方通过第二频段接收到的信号，XRA表示该通信方的私密信号，表示XRA的广义逆矩阵；
通信另一方按照下式计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：李古月，胥英豪，胡爱群，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：江苏;32