单位文秘网 2022-02-13 08:13:59 点击: 次
【摘要】随着时代的发展,网络信息技术的进步,无线终端数目的增长和无线网络的开放,无线通信的安全性也成为当前无线通信发展中的一个重要问题。现代的无线通信安全保障技术和传统的加密方法不同,它是从无线通信的物理层面为基础,补充传统的无线通信安全体制,保护无线通信的信息传输,防止窃听者通过非法途径获取信息,从而保障无信通信的安全。
【关键词】无线通信物理层安全技术
引言:无线通信自身具备的广播特征,很容易导致无线通信信息在传输过程中被窃听,进而使信息被泄露。为了确保信息在输送过程中的安全性,有关部门还要加强对无线通信实施安全管理。传统的加密方法难以确保无线通信的安全性,无线通信要获得安全保障,还要在此基础上,从物理层面来改善信息传输的加密方式,提升无线通信的信息传输安全性能。
1 经典的密码体制与无线通信物理层模型
无线通信中经典密码体制主要有公钥和私钥两种密码体制。私钥是设置一个密码,在信息传输时用来加密和解密操作,需要发送信息和接受信息的人员在通信之前,协商制定一个安全的密码钥匙,同时还要确保密钥的秘密性。
为了解决私钥密码体制中通信双方难以确定的合理性安全通道问题,人们又制定了公钥密码体制,使加密的密钥和解密的密钥形成一个对称的整体,而且,通过其中的一个密钥推算另一个密钥的密码是不可行的,这样就可以保障通信传输的安全性。
采用传统加密机制的无线通信系统,在对物理层外的加密操作完成后,密文可以采用无线传输的方式传送到物理层,无线通信的物理层再通过信息转换的方式,用无线传输的方法把信息传输到接收端。无线通信的发送端除了有信道编码、基带后处理外,还有数字调制等功能模块。接收端对所接收的信号进行恢复。
传统的信息传输由加密机制和物理层组合而成的,而物理层和加密机制又是相互独立的两个结构,两者具备以下两种假设:第一,信息传输发送端发送的密文和接收端接收到密文完全一致;第二,只有发送信息和接收信息的人知道信息传输密钥,窃听者必须要经过信号破译,才能对信息进行解密。由于无线信道的开放性和广播性特点,再加上无线通信通道中有各种噪声干扰,因而加密和解密的信道能够完美传输信息的假设是很难成立的。所以,当无线通信的安全性在物理层得不到保障时,传统的加密机制系统的安全性就会下降。因此,只有在物理层面,对传统的加密机制进行补充,才能有效防止窃听者通过非法的方法接收有用的信息,进而提高无线通信的安全性。
2 无密钥的安全方案
没有密钥的安全方案主要用于多天线系统中空域冗余的利用,比如对人工噪声、波束成形等的设计和功率分配,进而优化无线通信系统的安全容量。
2.1 波束成形
波束成形是一种预编码技术,预编码是多天线同时对多个数据进行信息传输。所以,波束成形作为预编码技术中特殊的信息传输技术,它的安全保障设计方法还是比较简单的。另外,波束成形的核心理论是使发射信号位于非法接收者的零空间,以免传输信息被非法目标节点接收。而且这种方法降低了窃听端信道状态信息(CSI)的敏感性和通信系统的复杂度。
2.2 人工噪声
人工噪声(AN)可以使无线通信系统的安全性得到增强,一方面是因为它能对信息窃听者的信道造成干扰,另一方面是因为它可以保证合法接收者的信道不受噪声干扰。虽然在信号发射端增加人工噪声,会耗费一些发射功率,但这种方法能够使窃听者和合法信息接收者之间的信道质量差距增大,进而使合法接收者信息通道的噪声增大,影响窃听者进行信息接收,从而达到安全输送信息的效果。
在不知道窃听端信道状态信息(CSI)的情况下,将人工噪声引入到无线通信信息传输过程中,不仅可以降低窃听端的信道质量,也有可能会造成主信道出现噪声泄漏,从而使合法接收者的信道干噪比出现下降的情况。但在明确接收端CSI的条件下,发射端引入人工噪声的话,因为人工噪声投影在接收端的零空间,不会影响接收端的信号接收,但会对窃听端的信号接收产生强烈干扰,因而可以保障无线通信的安全性。
2.3 协作干扰
因为无线通信的发射功率是有限制的,导致很多无线通信的信息传输系统都是长距离信息传输,所以,在传送信息的过程中还要采取相互协作的方式。协作通信主要是利用中继站传输信息。因而,在多个中继站中转信息的情况下,还要对无线通信的安全速率进行分析和研究。而中继站的节点不但可以转发传输的信息,还可以当作协作通信的干扰节点,通过发送者来干扰,降低窃听端的信号接收干噪比,增强无线通信物理层的安全性。
协作干扰的方式在理论上能应用于所有的窃听信道模型,以中继站模型为基础的协作干扰技术,不仅能够降低窃听端接收信息的几率,还不会影响主信道的信息传送状态。不过,采用这种方法来保障信息传输的安全,接收端也需要使用一些消除信号的方法,因而在实际的操作中还具有一定的复杂性。所以,这种无线通信物理层的安全技术还有待进一步的完善。
结束语:无线通信物理层的安全技术是提高无线通信系统安全性的有效手段,而无线通信物理层可以上层密保技术来保障信息传输的安全,也可以根据自身的加密措施来保证上层密保信息输送的安全。目前,无线通信物理层的安全技术还不够完善,还需要不断的实践和探索,才能使其更加成熟,以便应用于无线通信信息输送安全保障中,实现真正的安全密保,确保无线通信信息發送的安全性。
参考文献
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