RIS 干扰：破坏基于信道互易性的密钥生成中的密钥一致性
信息论
2024-04-11 v2 math.IT
摘要
基于信道互易性的密钥生成（CRKG）利用互易信道随机性在无线终端间建立共享密钥。这一新安全技术有望补充现有加密技术，用于未来无线网络的密钥分发。本文中，我们提出一种新攻击——可重构智能表面（RIS）干扰，并表明攻击者可通过部署恶意 RIS 破坏信道互易性，阻止合法用户达成相同密钥。具体地，我们详述了实现 RIS 干扰攻击的三个示例：使用有源非互易电路、执行时变控制、以及降低信噪比。随后通过构建与 RIS 部署相关的密钥速率公式研究攻击效果。为抵御此类 RIS 干扰攻击，我们提出一种利用宽带信号进行多径分离的对抗措施。恶意 RIS 路径从所有分离信道路径中区分出来，因此该对策称为基于污染路径移除的 CRKG（CRP-CRKG）。我们给出仿真结果，表明受 RIS 干扰的合法用户仍能从剩余路径生成密钥。我们还利用商用 Wi-Fi 设备与自制 RIS 原型实验演示了 RIS 干扰攻击。实验中，我们将原始密钥的平均比特不一致率（BDR）提升了 20%。进一步，我们成功演示了所提 CRP-CRKG 对策，在宽带系统中只要随机性来源与 RIS 传播路径可分离，即可应对 RIS 干扰。
引用
@article{arxiv.2303.07015,
title = {RIS-Jamming: Breaking Key Consistency in Channel Reciprocity-based Key Generation},
author = {Guyue Li and Paul Staat and Haoyu Li and Markus Heinrichs and Christian Zenger and Rainer Kronberger and Harald Elders-Boll and Christof Paar and Aiqun Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.07015},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 14 figures