低熵环境下基于可重构智能表面的关键生成与密钥传输
信息论
2024-09-25 v1 math.IT
摘要
关键生成是物理层安全（physical-layer security, PLS）中的一项核心技术，通过交换来自两个合法用户（Alice 和 Bob）的信号，从随机的共用信道中提取常见的密钥。从无线信道提取密钥的缺点是对信道动态性和波动性高度依赖，在低熵环境中由于随机性不足，使密钥易被 illegitimate user（Eve）估计。此外，信道波动不足会降低密钥速率（secret key rate, SKR），即每使用一次信道生成的密钥位数。为解决此挑战，本文利用可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）在特定、精心挑选的间隔产生随机相位，以扰乱低熵环境中的信道。我们提出一种 RIS 辅助的关键生成协议，研究其性能，并与基准方法进行比较，观察使用 RIS 的优势，同时考虑各种重要指标，如密钥不匹配率和密钥吞吐量。此外，我们对在该协议下平均秘密信息速率随 RIS 相位切换速率变化的规模关系进行了表征。随后，我们利用密钥吞吐量和信息速率来优化总体保密速率。仿真结果验证了理论发现和所提方案的有效性，表明在部署 RIS 时性能得到提升。
引用
@article{arxiv.2409.15303,
title = {Disruptive RIS for Enhancing Key Generation and Secret Transmission in Low-Entropy Environments},
author = {Hibatallah Alwazani and Anas Chaaban},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.15303},
year = {2024}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2308.04726