图层级安全：通过共享受网络物理动力学加密信息
信号处理
2022-05-24 v3 密码学与安全
摘要
低成本物联网（IoT）设备的激增引发了无线安全与信道攻击之间的竞赛。传统密码学需要高计算能力，不适合低功耗 IoT 场景。而近来发展的物理层安全（PLS）虽可利用共用的无线信道状态信息（CSI），但其对信道估计的敏感性使其易受攻击。在这项工作中，我们利用 IoT 收发器之间共享的另一种共通物理特性：被监测的与信道无关的物理网络动态（例如水/油/气/电信号流）。基于此，我们首次提出图层级安全（GLS），通过利用网络节点间物理动态的依赖性来进行信息加密与解密。采用图傅里叶变换（GFT）算子将这种依赖性刻画为一个图带限子空间，从而通过最大化保密率生成与信道无关的密钥。我们使用 IEEE 39-Bus 系统针对设计的主动与被动攻击者评估了我们的 GLS。结果表明，GLS 不依赖于无线 CSI，并能抵御具有部分网络动态知识的攻击者（现实中对完整动态和关键节点的访问仍具挑战性）。我们相信这一新颖的 GLS 在对抗性无线环境中的安全健康监测和数字孪生方面具有广泛适用性。
引用
@article{arxiv.2006.03568,
title = {Graph Layer Security: Encrypting Information via Common Networked Physics},
author = {Zhuangkun Wei and Liang Wang and Schyler Chengyao Sun and Bin Li and Weisi Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.03568},
year = {2022}
}