تولید کلید مخفی برای ارتباطات پهبادها با کمک یک رله غیرقابل اعتماد

در سال‌های اخیر، توسعه‌ی پهبادها یک تغییر راهبردی اساسی و نوین در سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم بوده است. این فناوری نوظهور، با بهره‌برداری از قدرت مانور بالا و نیز هزینه کم، قادر است ارتباطات فراگیر، به خصوص در نقاط حساس و مناطق دوردست، فراهم آورد. اخیراً یک راهکار امنیتی نوین و کارآمد به نام تولید کلید مخفی لایه فیزیکی بسیار‌ مورد توجه محققان و صنعت‌گران قرار گرفته است. این روش، به دلیل سبک‌وزن بودن و مقیاس‌پذیری آسان برای کاربردهای پهباد جذاب است. با این حال، در ارتباطات پهباد به پهباد ایستا، تولید کلید مخفی با دو چالش مهم مواجه است: نرخ پایین تولید کلید و وجود نواحی آسیب‌پذیری. برای مرتفع کردن ضعف اول، می‌توان از مولدهای‌ تصادفی محلٌی توسط خود پهبادها استفاده کرد. به طور خاص در این مقاله، سیگنال‌های کاوش کانال ارسالی توسط پهبادها، فاز تصادفی دارند. همچنین برای افزایش نرخ تولید کلید پیشنهاد شده است که یک گره خارجی به نام رله (که به آن اعتماد نداریم) در فرآیند تولید کلید شرکت کند. برای چنین مدل سیستمی، یک طرح تولید کلید امن پیشنهاد شده است. از آنجایی‌که کلید پیشنهادی مرکب از چندین فاز تصادفی می‌باشد، آنتروپی بالایی دارد. سپس، ضمن ارائه‌ی حمله برای شنودگر، طرح از منظر محرمانگی هندسی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که طرح پیشنهادی در مقایسه با مرجع اخیر (بدون رله)، نواحی آسیب‌پذیری کمتری دارد.

secret key generation for uav communications using an untrusted relay

in recent years, the development of uavs has been a fundamental and innovative strategic change in wireless communication systems. recently, a new and efficient security solution called physical layer secret key generation has attracted the attention of researchers and industrialists. this method is attractive for uav applications due to its lightweight and easy scalability. however, in static uav communication, secret key generation faces two major challenges: low key generation rate and the existence of vulnerable areas. to overcome the first weakness, local random generators can be used by the uavs themselves. specifically, in this paper, the channel probe signals sent by uavs have random phases. also, to increase the key generation rate, it is suggested that an external node called relay (which is untrusted) cooperates in the key generation process. for this collaborative key generation scheme, while presenting possible attacks for eavesdroppers, it is evaluated from the perspective of geometric secrecy. the simulation results show that the proposed scheme has less vulnerable areas compared to the recent reference (without relay).