1.一种基于双重密钥协商的物理层协作密钥生成方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
S1:信道估计:在T1时隙,中继节点Relay发送训练序列S1使合法用户Alice和合法用户Bob获得部分中继信道信息;在T2时隙,合法用户Alice和合法用户Bob同时发送训练序列S2使中继节点Relay与窃听节点Eve获得关于中继信道的叠加态信息;
S2:密钥协商:第一次协商合法用户Alice、Bob和中继节点Relay通过各自的信道估计值生成对窃听节点Eve保密的密钥K1,第二次协商对全部中继信道的估计值以及窃听信道估计值进行提取生成对中继节点Relay和窃听节点Eve都保密的私钥K2;通过联合两次协商生成的K1和K2,合法用户Alice和Bob最终生成密钥Ks与私钥Kp。
2.根据权利要求1所述的物理层协作密钥生成方法,其特征在于,步骤S1中,信道估计值通过以下公式计算:其中, 表示合法用户Alice对信道增益h的估计值, 表示合法用户Bob对信道增益g的估计值, 分别表示中继节点Relay和窃听节点Eve对中继信道的估计值;h表示合法用户Alice与中继节点Relay之间的信道增益,g表示合法用户Bob与中继节点Relay之间的信道增益,hAE、gBE分别表示合法用户Alice、Bob到窃听节点Eve的信道增益;YA,YB,YR,YE分别为合法用户Alice、合法用户Bob、中继节点Relay和窃听节点Eve接收到的信号;ΝA,NB,NR,NE分别为合法用户Alice、合法用户Bob、中继节点Relay和窃听节点Eve处的加性高斯白噪声;S1和S2为中继节点Relay以及合法用户Alice、Bob在不同时隙发送的训练序列,且S=TS1=S2,(·) 表示向量或矩阵的转置。
3.根据权利要求2所述的物理层协作密钥生成方法,其特征在于,步骤S2中,第一次协商中,中继节点Relay采用Slepian‑Wolf编码,利用自身的信道估计值生成辅助信息并通过公共信道传输,具体包括以下步骤:S201:合法用户Alice和Bob完全恢复出中继节点Relay的信道估计值 合法用户
Alice通过联合自身的信道估计值以及公共信道获取的信息 得到对信道增益g的估计值 Bob通过联合自身的信道估计值以及公共信道获取的信息 得到对信道增益h的估计值S202:通过信道估计值 合法用户Alice和Bob生成对窃听节点Eve保密的
密钥K1。
4.根据权利要求3所述的物理层协作密钥生成方法,其特征在于,步骤S2中,第二次协商中,合法用户Alice采用Slepian‑Wolf编码,利用对信道增益h的观测信息生成辅助信息并通过公共信道传输,合法用户Alice和Bob生成对中继节点Relay和窃听节点Eve都保密的私钥K2。
5.根据权利要求4所述的物理层协作密钥生成方法,其特征在于,步骤S2中,通过联合第一次协商生成的密钥K1与第二次协商生成的私钥K2,合法用户Alice和Bob最终生成的密钥Ks为Ks=K1+K2,生成的私钥Kp为Kp=K2。