ارزیابی امنیت طرح تزریق متقابل فاز تصادفی جهت تولید کلید مخفی در ارتباطات نقطه به نقطه ایستا
نویسندگان
1 مربی، گروه کامپیوتر، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران
2 استادیار، گروه مخابرات و الکترونیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران
doi
چکیده
طرحهای تولید کلید مخفی لایه فیزیکی، در ارتباطات نقطه به نقطه ایستا، معمولاً دو چالش جدی دارند: 1) نرخ پایین تولید کلید، به دلیل کم بودن آنتروپی اطلاعات حالت کانال و 2) آسیبپذیری امنیتی در نواحی غیر مجاور، به دلیل همبستگی فضایی. برای رفع چالش اول میتوان از طرحهای مبتنی بر مولدهای تصادفی محلی استفاده کرد. یکی از این طرحها، طرح تزریق متقابل فاز تصادفی است که در آن، سیگنالهای کاوش کانال با فاز تصادفی، بین طرفین مبادله میشود. در این مقاله، امنیت طرح مذکور در یک پیوند نقطه به نقطه ایستا با رویکرد محرمانگی هندسی مورد بازنگری قرار میگیرد. بدین منظور، نواحی آسیبپذیر و نواحی محرمانه مشخص شده و سپس یک رابطه بسته برای احتمال خطای کلید ارائه میشود. همچنین با تحلیل آنتروپی، میزان ابهام شنودگر در مورد کلید محاسبه شده است که نتایج تحلیلی نشان میدهد در محیطهای ایستا، این معیار بسیار کم است. بهمنظور رفع این نقطه ضعف، در این مقاله ایده کاوش کانال روی چندین فرکانس حامل - به جای یک فرکانس- پیشنهاد شده است. هدف از این ایده، پویاسازی فاز کانال معادل است که منجر به افزایش قابل توجه آنتروپی کلید میگردد. بهعنوان مثال، نتایج تحلیلی نشان میدهد که در محیطهای ایستا اگر از کوانتیزاسیون تک بیت استفاده شود، ابهام شنودگر در خصوص کلید، برابر است با تعداد فرکانسهای حامل متفاوتی که در مرحله کاوش کانال استفاده میشود؛ بنابراین اگر کاوش کانال بر روی یک فرکانس انجام شود، ابهام شنودگر در مورد کلید، فقط یک بیت خواهد بود در حالی که اگر از ایده پیشنهادی استفاده شود، ابهام شنودگر چندین برابر خواهد شد. همچنین نتایج شبیهسازی نشان میدهد در صورت کاوش کانال روی چند فرکانس حامل، نواحی آسیبپذیر کاهش و نواحی محرمانه افزایش مییابد. در انتهای مقاله، پیشنهاداتی جهت ادامه فعالیتهای تحقیقاتی در این زمینه ارائه شده است.
