基于物理层语义加密与混淆保护语义通信安全
密码学与安全
2023-04-21 v1
摘要
基于深度学习的语义通信(DLSC)系统通过仅传输数据的语义,已展现出使无线网络效率大幅提升的巨大潜力。然而,无线信道的开放特性以及神经模型的脆弱性使得 DLSC 系统极易受到各种攻击。传统无线物理层密钥(PLK)依赖于两个合法用户之间互易信道与随机性特征,有望保障 DLSC 安全。主要挑战在于在超低/零速率的静态环境中生成密钥。与以往利用中继或可重构智能表面(RIS)操控无线信道的工作不同,本文通过探索机器翻译领域中双语评估替补(BLEU)分数的随机性,提出了一种新颖的物理层语义加密方案,并进一步给出一种新颖的语义混淆机制以提供额外的物理层保护。具体而言,1)我们计算 DLSC 系统的 BLEU 分数及相应权重,然后将分数的加权和输入哈希函数生成语义密钥(SKey)。2)借助 SKey,我们提出的子载波混淆能够通过动态虚拟数据插入机制进一步保障语义通信安全。实验表明了该方法的有效性,尤其在静态无线环境中。
引用
@article{arxiv.2304.10147,
title = {Securing Semantic Communications with Physical-layer Semantic Encryption and Obfuscation},
author = {Qi Qin and Yankai Rong and Guoshun Nan and Shaokang Wu and Xuefei Zhang and Qimei Cui and Xiaofeng Tao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.10147},
year = {2023}
}