ارائه یک طرح لایه فیزیکی جهت تولید کلید مخفی مبتنی بر تزریق فاز تصادفی گسسته

در ارتباطات نقطه به نقطه ایستا، تولید کلید مخفی با دو چالش مهم مواجه است: نرخ پایین تولید کلید و وجود نواحی افشای کلید‌‌‌. برای رفع چالش اول می‌توان از طرح‌‌های مبتنی بر مولدهای‌ تصادفی محلی استفاده کرد. یکی از این طرح‌ها، طرح تزریق فاز تصادفی است که در آن سیگنال‌های کاوش کانال با فاز تصادفی بین طرفین ارتباط (آلیس و باب) مبادله می‌شود. در این مقاله، یک طرح تولید کلید نوین بر پایه‌ی ارسال سیگنال‌های کاوش کانال با فاز تصادفی گسسته ارائه می‌گردد. سپس ضمن تعریف نواحی افشای کلید، امنیت طرح پیشنهادی را با رویکرد محرمانگی هندسی مورد ارزیابی قرار می‌دهیم. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اگر در مرحله کاوش کانال به جای یک فرکانس، از چند فرکانس استفاده شود، نواحی محرمانه به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. همچنین نشان داده می‌شود که ایده کاوش کانال بر روی چند فرکانس، آنتروپی کلید را افزایش می‌دهد. در انتهای مقاله، برخی از زمینه‌های تحقیقاتی جهت بررسی و افزایش امنیت طرح‌های تولید کلید ارائه می‌گردد.

a physical layer scheme for secret key generation based on discrete random phase injection

in static point-to-point communications, secret key generation faces two challenges: low key generation rate and the presence of key disclosure regions. for mitigating the first challenge, the schemes which are based on local random generator could be used. one of these schemes is the random phase injection, where the random phases are exchanged between the communicating parties for channel probing. in this paper, a novel key generation scheme is presented which is based on discrete phased-probing signals. then after defining key disclosure regions, we study the security of the proposed scheme with geometric secrecy approach. the simulation results show that the secrecy regions increase significantly if the probing channel is excused on multi-frequencies instead of a single frequency. moreover, it is shown that the idea of channel probing on multi-frequencies increases the key entropy. at the end of paper, some research directions are introduced to study or improve the security of key generation schemes.