实现完美保密的实用物理层加密

传统上，保密性是通过物理层之上的密码学技术实现的。近期的研究激发了利用无线物理信道的独特特征在物理层内执行加密的兴趣。秉承这一理念，我们提出了一种新颖的物理层加密（PLE）方案，该方案在信道互易性假设下，利用从无线信道提取的密钥对无线电信号进行随机化。具体而言，我们提议联合设计加密函数与密钥生成方法。一方面，我们建立了加密函数实现完美保密的充分必要条件。基于此，提出并比较了几种候选加密函数。我们表明，在合法用户拥有密钥的情况下，可以在不损害通信信道能力的前提下实现完美保密。另一方面，我们研究了基于信道互易性的密钥生成方法的实用设计。我们表明，通过引入微小的系统开销，合法用户之间可以高成功率地完成密钥协商。通过与其他现有 PLE 方法的比较，验证了所提 PLE 方法的性能优势。