RIS辅助单站反向散射通信中的物理层双向认证：双刃分析
信息论
2024-10-07 v1 math.IT
摘要
反向散射通信(BC)作为超低功耗能量收集应用的关键技术出现，但其实际部署常常受到显著安全漏洞的阻碍。物理层认证(PLA)通过利用通信介质的独特特性，为保障BC安全提供了一种有前景的解决方案。然而，现有的PLA方法由于实际BC场景中信号强度有限以及标签与阅读器之间距离增加导致的性能下降，往往效果不佳。此外，鉴于标签的被动性及其有限的计算和能量资源，实现双向认证在当前PLA方案中很大程度上被忽视了。本文介绍了一种基于可重构智能表面(RIS)辅助的PLA方案，该方案利用单站BC(MBC)系统中合法端点通过级联链路接收信号的物理特征。通过考虑RIS在标签和阅读器之间以其接近最优的条件运行，所提出的PLA利用了标签能量检测器检测到的RIS增强功率传输以及阅读器信号处理单元处优化的接收信号强度(RSS)，解决了BC系统中固有的双向认证、低PLA性能和有限安全覆盖区域等传统挑战。通过理论分析和大量仿真，我们表明，只要RIS由网络中的可信方控制，它就能在不同系统设置下提升认证性能并增强安全特性。此外，我们分析了当RIS被对手攻破时可能存在的安全威胁，评估了其对系统PLA性能和保密容量的影响，从而全面理解了在此类情况下RIS辅助MBC的安全影响。
引用
@article{arxiv.2410.02778,
title = {Physical Layer Mutual Authentication in RIS-Aided Monostatic Backscatter Communications: A Dual-Edged Analysis},
author = {Masoud Kaveh and Farshad Rostami Ghadi and Yishan Yang and Zheng Yan and Riku Jantti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.02778},
year = {2024}
}