物理层安全技术研究现状与展望_龙航.pdfVIP

研究与开发 研究与开发 物理层安全技术研究现状与展望* 1 2 1 1 龙 航 ，袁广翔 ，王 静 ，刘元安 （1. 北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室 北京100876 ； 2. 工业和信息化部电信研究院泰尔实验室 北京100191） 摘要 物理层安全技术的研究正逐渐成为信息安全和无线通信两个领域的交叉热点。 回顾了物理层安全技 术的背景和研究现状，并对其未来的发展进行了展望。 物理层资源的多样性和惟一性等特征以及十几 年来物理层传输技术的涌现和发展，为物理层安全技术的研究开展提供了广阔的空间。 目前物理层安 全技术的研究以引入各种新技术之后的窃听信道容量分析为基础，并且已经出现了物理层鉴权技术、 物理层密钥产生技术和物理层加密技术等新兴的研究方向。 关键词 无线通信；物理层安全；窃听信道 安全性是通信质量的重要衡量手段，表征了通信系统 1 物理层安全技术的背景 面对人为破坏和威胁时的抵抗能力。 在各类通信系统中， 1.1 无线通信系统的安全性 无线通信系统受到的安全威胁更甚于物理传输介质相对 随着现代社会对信息需求的不断增长以及通信技术 [2~5] 封闭的有线通信系统，其原因体现在如下几个方面 。 的飞速发展，社会各方面对信息的依赖性明显增强，通信 ·无线通信系统物理传输介质的开放性，即无线传播 网的规模日益扩大， 与计算机网和广播电视网也日趋融 的广播特性使其更容易遭受安全威胁。 合。 作为国家信息基础设施的重要组成部分，通信网已成 ·无线终端的移动性使其安全管理难度更大。 [1] 为世界各国综合国力竞争的热点 。 ·无线通信网络拓扑结构的多样性和变化性给安全 众所周知， 通信系统质量一般从如下 个方面进行 机制的实施带来了困难。 3 衡量。 ·无线传输的不稳定性除了影响无线通信系统的有效 ·有效性，即数据传输的速率和吞吐量相关指标。 性和可靠性之外，同样给通信的安全性带来了挑战。 ·可靠性，即数据传输过程中， 由现实通信系统中不 1.2 物理层安全技术的出现背景 可避免的噪声 干扰等造成的差错相关指标。 现行的无线通信系统信息安全机制主要移植于有线 / ·安全性，即数据传输过程中的非正常事故及其危害 系统。 从开放系统互连 层协议的角度看，传统无线通信 7 程度相关指标。 系统中的信息安全技术主要集中于网络层及其以上各 层，并在