面向联合认证与密钥蒸馏的智能信道状态信息预处理
信号处理
2022-06-02 v1 密码学与安全
信息论
math.IT
摘要
尽管基于射频指纹的认证与密钥蒸馏的文献众多，但这两个主题通常被分开研究。在本文中，从无线信道是一个复合的、确定性/随机性过程这一观察出发，我们提出了一种功率域分解方法，使得两项任务可同时执行。我们设计了智能预处理方案，将信道状态信息（CSI）观测向量分解为“可预测”与“不可预测”分量。前者主要由大尺度衰落引起，可用于通过射频指纹进行节点认证；后者主要由小尺度衰落引起，可用于语义安全的密钥生成（SKG）。为执行该分解，我们提出：(i) 一种指纹“可分离性”准则，通过最大化经验指纹测度间的总变差距离来表达；(ii) 针对不同用户所收集观测的统计独立性度量，通过维希尔伯特-施密特独立性准则（dHSIC）检验统计量的归一化版本来表达。我们提出了显式实现（使用主成分分析（PCA）与核PCA）以及黑盒无监督学习（使用自编码器）。我们在合成与真实CSI数据集上的实验表明，在未来几代无线通信中，结合具有显式安全性保证的射频指纹与SKG是切实可行的。
引用
@article{arxiv.2206.00332,
title = {Smart Channel State Information Pre-processing for Joint Authentication and Secret Key Distillation},
author = {Muralikrishnan Srinivasan and Sotiris Skaperas and Arsenia Chorti and Mahdi Shakiba Herfeh and Muhammad K. Shehzad and Philippe Sehier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.00332},
year = {2022}
}