集成通信与安全：基于可重构智能表面的同时传输与密钥生成
密码学与安全
2024-07-30 v1
摘要
我们发展了一种新的集成通信与安全（ICAS）设计范式，利用可重构智能表面（RIS）的概念。具体而言，我们提出了利用RIS协助的同时传输和密钥生成方案，通过共享RIS来完成这两个任务。具体来说，合法收发器方旨在通过配置RIS的相位移，在智能攻击者的存在下，联合优化数据传输速率和密钥生成速率。我们首先推导了RIS辅助物理层密钥生成（PLKG）的密钥生成速率。随后，为了获得最优的RIS配置，我们将问题建模为安全传输（ST）游戏，并证明了纳什均衡（NE）的存在性，然后推导了静态游戏的NE点。对于动态ST游戏，我们将问题建模为有限马尔可夫决策过程，并提出一种模型无关的强化学习方法以获得NE点。特别地，考虑到在实际条件下，合法收发器方无法获取攻击者的信道状态信息（CSI），我们开发了基于深度循环Q网络（DRQN）的动态ST策略，以学习最优的RIS配置。算法的详细细节被给出，然后分析了系统复杂度。我们的仿真结果表明，即使在部分观察信息下，基于DRQN的动态ST策略也优于基准方法，并通过为数据传输和PLKG分配合适的权重因子，实现了“一次性密码”通信。
引用
@article{arxiv.2407.19960,
title = {Integrated Communications and Security: RIS-Assisted Simultaneous Transmission and Generation of Secret Keys},
author = {Ning Gao and Yuze Yao and Shi Jin and Cen Li and Michail Matthaiou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.19960},
year = {2024}
}