[发明专利]一种终端直通通信中基于信道特性的对称密钥生成方法

权利要求书

1.一种终端直通通信系统中基于信道特性的对称密钥生成方法，假设用户Alice与Bob需要进行密钥协商，其特征在于：所述方法的Alice根据信道特性和基于多项式的隐藏关系式产生密钥，以隐藏的形式向Bob发送数据，Bob根据自身的量化值和接收到的数据生成隐藏关系式，并根据接收到的校验元素验证关系式的一致性；如果正确，求出共享密钥，如果不正确，根据接收到的数据中的冗余，重新生成隐藏关系式，继续求取共享密钥，所述方法包括如下步骤：

步骤1：通信建立；

Alice和Bob通过周期性发送信息，发现对方在自己的通信范围内，建立通信链路；

步骤2：信道测量；

Alice发送导频给Bob，Bob接收信号并进行信道特征提取；同时，在信道的相干时间内，Bob发送导频给Alice，Alice接收信号并进行信道特征提取；

步骤3：量化；

Alice和Bob对提取的信道特征进行量化，转换成一串比特，设Alice量化后的比特串为SA，Bob量化后的特串为SB；

步骤4：生成密钥源；

Alice和Bob分别将SA和SB按照固定的长度划分为比特串组，设所得的比特串组组成的集合分别为ΦA＝{Q1,Q2,...,Qn}和ΦB＝{P1,P2,...,Pn}，将ΦA和ΦB作为密钥源；

步骤5：设置密钥；

Alice随机生成f(x)＝cm-1xm-1+cm-2xm-2+...+c1x+c0，Alice将多项式的系数作为共享密钥，即key＝cm-1|cm-2|...|c1|c0；

步骤6：隐藏密钥；

Alice将ΦA中的元素值代人多项式，设Yi＝f(Qi),i∈{1,2,...,n}，形成集合TA＝{(Q1,Y1),(Q2,Y2),...,(Qn,Yn)}，Alice从集合TA中随机选择m≤u≤n个元素组成集合将其中每个元素的第一个值用其序号代替，即形成集合作为承诺分子；

步骤7：产生校验元素；

Alice随机生成比特串求出函数值Gc＝f(Rc)，形成校验元素(Rc,Gc)；

步骤8：产生承诺；

Alice将承诺分子与校验元素(Rc,Gc)一起构成承诺ZA＝WA'∪(Rc,Gc)，发送给Bob；

步骤9：生成共享密钥；

Bob取出ZA的前u个元素的第一个值{i1,i2,...,iu}，根据ΦB中元素值形成集合在集合HA中选择m个元素，根据拉格朗日插值公式生成多项式f'(x)＝c'm-1xm-1+c'm-2xm-2+...+c'1x+c'0；

步骤10：密钥校验；

Bob将Rc代入f'(x)中，若Gc＝f'(Rc)，Bob生成的密钥key'＝c'm-1|c'm-2|...|c'1|c'0＝key，则密钥协商成功；

步骤11：如果Gc≠f'(Rc)，Bob在集合HA中重新选择m个元素，按照步骤⑨中的方法重新生成多项式，按照步骤⑩中的方法进行密钥校验；

步骤12：密钥协商结束；

如果步骤10中密钥协商的次数达到V次没有成功，则宣告密钥协商失败。