دوره 21، شماره 3 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 21 شماره 3 1403 )
جلد 21 شماره 3 صفحات 68-59 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Khalili-Tirandaz A, Kuhestani A. A Physical Layer Scheme for Secret Key Generation Based on Discrete Random Phase Injection. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2024; 21 (3) :59-68
URL: http://jiaeee.com/article-1-1494-fa.html
URL: http://jiaeee.com/article-1-1494-fa.html
خلیلی تیرانداز امیرحسین، کوهستانی علی. ارائه یک طرح لایه فیزیکی جهت تولید کلید مخفی مبتنی بر تزریق فاز تصادفی گسسته. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1403; 21 (3) :59-68
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه صنعتی قم
چکیده: (497 مشاهده)
در ارتباطات نقطه به نقطه ایستا، تولید کلید مخفی با دو چالش مهم مواجه است: نرخ پایین تولید کلید و وجود نواحی افشای کلید. برای رفع چالش اول می‌توان از طرحهای مبتنی بر مولدهای تصادفی محلی استفاده کرد. یکی از این طرح‌ها، طرح تزریق فاز تصادفی است که در آن سیگنال‌های کاوش کانال با فاز تصادفی بین طرفین ارتباط (آلیس و باب) مبادله می‌شود. در این مقاله، یک طرح تولید کلید نوین بر پایه‌ی ارسال سیگنال‌های کاوش کانال با فاز تصادفی "گسسته" ارائه می‌گردد. سپس ضمن تعریف نواحی افشای کلید، امنیت طرح پیشنهادی را با رویکرد محرمانگی هندسی مورد ارزیابی قرار می‌دهیم. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اگر در مرحله کاوش کانال به جای یک فرکانس، از چند فرکانس استفاده شود، نواحی محرمانه به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. همچنین نشان داده می‌شود که ایده کاوش کانال بر روی چند فرکانس، آنتروپی کلید را افزایش می‌دهد. در انتهای مقاله، برخی از زمینه‌های تحقیقاتی جهت بررسی و افزایش امنیت طرحهای تولید کلید ارائه می‌گردد.
فهرست منابع
1. [1] J. Lin, W. Yu, N. Zhang, X. Yang, H. Zhang, and W. Zhao, "A survey on internet of things: Architecture, enabling technologies, security and privacy, and applications", IEEE Internet of Things Journal, vol. 4, no. 5, pp. 1125-1142, Oct 2017. [DOI:10.1109/JIOT.2017.2683200]
2. [2] P. Neelakanta, "Designing robust wireless communications for factory floors", in 2006 IEEE International Conference on Industrial Informatics, Aug. 2006. [DOI:10.1109/INDIN.2006.275685]
3. [3] S. K. Timalsina, R. Bhusal, and S. Moh, "NFC and its application to mobile payment: Overview and comparison", in 2012 8th International Conference on Information Science and Digital Content Technology (ICIDT), pp. 203- 206.
4. [4] N. Wang, P. Wang, A. Alipour-Fanid, L. Jiao and K. Zeng, "Physical layer security of 5G wireless networks for IoT: Challenges and opportunities", IEEE Internet Things J., vol. 6, no. 5, pp. 8169-8181, Oct. 2019. [DOI:10.1109/JIOT.2019.2927379]
5. [5] J. Zhang, G. Li, A. Marshall, A. Hu, and L. Hanzo, "A new frontier for IoT security emerging from three decades of key generation relying on wireless channels", IEEE Access, Aug. 2020. [DOI:10.1109/ACCESS.2020.3012006]
6. [6] G. Li, C. Sun, J. Zhang, E. Jorswieck, B. Xiao, and A. Hu, "Physical layer key generation in 5G and beyond wireless communications: Challenges and opportunities", Entropy, vol. 21, p. 497, 2019. [DOI:10.3390/e21050497] [PMID] []
7. [7] O. A. Topal and G. Karabulut Kurt, "Physical layer authentication for LEO satellite constellations", in 2022 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), pp. 1952-1957. [DOI:10.1109/WCNC51071.2022.9771727]
8. [8] K. Lin, Z. Ji, Y. Zhang, G. Chen, P. L. Yeoh and Z. He, "Secret key generation based on 3D spatial angles for UAV communications", in 2021 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2021, pp. 1-6. [DOI:10.1109/WCNC49053.2021.9417510]
9. [9] O. A. Topal, G. K. Kurt and H. Yanikomeroglu, "Securing the inter-spacecraft links: Physical layer key generation from doppler frequency shift", IEEE Journal of Radio Frequency Identification, vol. 5, no. 3, pp. 232-243, Sept. 2021. [DOI:10.1109/JRFID.2021.3077756]
10. [10] A. K. Tirandaz and A. Kuhestani, "Security analysis of a mutual random phase injection scheme to generate a secret key in static point-to-point communications", Electronic and Cyber Defense, vol. 10, no. 2, pp. 19-30, Oct. 2022
11. [11] T. M. Pham, A. N. Barreto, M. Mitev, M. Matthé and G. Fettweis, "Secure communications in line-of-sight scenarios by rotation-based secret key generation", in 2022 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), pp. 1101-1105. [DOI:10.1109/ICCWorkshops53468.2022.9814519] [PMID] []
12. [12] G. Li, H. Yang, J. Zhang, H. Liu and A. Hu, "Fast and secure key generation with channel obfuscation in slowly varying environments", in 2022 IEEE INFOCOM, IEEE Conference on Computer Communications, pp. 1-10. [DOI:10.1109/INFOCOM48880.2022.9796694]
13. [13] S. Mohajer Hamidi, A. K. Khandani, and E. Bateni, "A secure key sharing algorithm exploiting phase reciprocity in wireless channels", arXiv:2111.15046v1, Nov. 2021. [DOI:10.1109/SPAWC51304.2022.9833972]
14. [14] Y. Liu, S. C. Draper, and A. M. Sayeed, "Exploiting channel diversity in secret key generation from multipath fading randomness", IEEE Trans. Inf. Foren. Sec., vol. 7, no. 5, pp. 1484-1497, Oct. 2012. [DOI:10.1109/TIFS.2012.2206385]
15. [15] X. Guan, N. Ding, Y. Cai and W. Yang, "Wireless key generation from imperfect channel state information: Performance analysis and improvements", in IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), Shanghai, China, 2019, pp. 1-6. [DOI:10.1109/ICCW.2019.8756656]
16. [16] A. Kuhestani, A. Mohammadi and K.-K. Wong, "Optimal power allocation by imperfect hardware analysis in untrusted relaying networks", IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 17, pp. 4302-4314, July 2018. [DOI:10.1109/TWC.2018.2822286]
17. [17] V. Shahiri, A. Kuhestani and L. Hanzo, "Short-packet amplify-and-forward relaying for the internet-of-things in the face of imperfect channel estimation and hardware impairments", IEEE Trans. Green Commun. Netw., vol. 6, no. 1, pp. 20-36, Mar. 2022. [DOI:10.1109/TGCN.2021.3092067]
18. [18] دزفولیزاده، سمانه، مبینی، زهرا، "استراق سمع فعال با کمک UAV برای بهبود امنیت شبکه های مخابرات مشارکتی"، مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران، جلد 18، شماره 3، 143-151، پاییز 1400.
19. [19] M. T. Mamaghani, A. Kuhestani, and H. Behroozi, "Can a multi-hop link relying on untrusted amplify-and-forward relays render security?", Wireless Netw., vol. 27, no. 1, pp. 795-807, Jan. 2021. [DOI:10.1007/s11276-020-02487-w]
20. [20] H. Saedi, A. Mohammadi, and A. Kuhestani, "Characterization of untrusted relaying networks in the presence of an adversary jammer", Wireless Networks, Jun. 2019. [DOI:10.1007/s11276-019-02049-9]
21. [21] M. Letafati, A. Kuhestani, D. W. K. Ng, and H. Behroozi, "A new frequency hopping-aided secure communication in the presence of an adversary jammer and an untrusted relay", IEEE Int. Conf. Commun. Workshop (ICCW), Ireland, Jun. 2020. [DOI:10.1109/ICCWorkshops49005.2020.9145441]
22. [22] Z. Zhang, G. Li, and A. Hu, "An adaptive information reconciliation protocol for physical-layer based sewcret key generation", in 2019 IEEE 89th Veh. Technol. Conf. (VTC2019-Spring), 2019, pp. 1-5. [DOI:10.1109/VTCSpring.2019.8746667]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است. |
