基于最佳均勻擴(kuò)散矩陣的物理層安全編碼

楊 勇

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司航天信息應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081； 2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

基于最佳均勻擴(kuò)散矩陣的物理層安全編碼

楊 勇1,2

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司航天信息應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081； 2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

一定密度的均勻擴(kuò)散矩陣是縮小物理層編碼安全間隙的關(guān)鍵，針對(duì)如何構(gòu)造這種最佳擴(kuò)散矩陣進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了一種可以構(gòu)造出任意規(guī)格、任意密度且均勻分布的、可逆擴(kuò)散矩陣的算法。實(shí)驗(yàn)分析證明，針對(duì)任意規(guī)格的矩陣，該算法都可以方便、快捷地構(gòu)造出任意密度、且均勻可逆的擴(kuò)散矩陣。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，該算法構(gòu)造的矩陣不但可以有效實(shí)現(xiàn)信道誤碼的擴(kuò)散，達(dá)到縮小安全間隙的目的，而且與同類算法相比，該算法表現(xiàn)出了更好的性能。

物理層安全；擴(kuò)散矩陣；安全間隙；安全編碼

AbstractThe key to narrow the security gap is to find a diffusion matrix of even density,this paper deeply studies how to construct this kind of matrix,and then creates this algorithm which can construct any size,any density uniformly distributed and invertible diffusion matrix.Through the experimental analysis,this algorithm can easily construct any size matrix of this kind.Through simulation analysis,this algorithm not only realizes the diffusion of the channel code and narrows the security gap,but also has better performance compared with similar algorithms.

Keywordsphysical layer security;diffusion matrix;security gap;security code

0 引言

經(jīng)典的安全發(fā)生在通信協(xié)議高層，由各種加密算法實(shí)施信息安全的保護(hù)。計(jì)算復(fù)雜度是這些高層加密算法的安全基礎(chǔ)，只有在攻擊者計(jì)算能力是多項(xiàng)式時(shí)間的前提下，它們才是安全的。不同于高層加密算法，物理層安全是信息論意義上的安全，它依靠合法通信者與非法通信者之間信道質(zhì)量的差異實(shí)現(xiàn)信息的安全保護(hù)，這是一種不依賴計(jì)算能力的絕對(duì)意義上的安全性。

物理層安全研究的核心是安全編碼，而如何縮小安全間隙是安全編碼主要考慮的問題之一。……