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無線信息安全傳輸機制思考

文檔作者：趙雙江劉廷銀文檔來源： 65589 部隊通信器材修理所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月26日
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網(wǎng)絡(luò)與信息工程
99
2016.14
無線信息安全傳輸機制思考
趙雙江,劉廷銀
（65589 部隊通信器材修理所,116300）
摘要：無線信道安全傳輸?shù)哪康氖潜ＷC期望用戶具有良好的通信質(zhì)量（高速率、低誤碼率），同時盡可能地提高竊聽者的誤碼
率，從而防止信息被竊聽者截獲。本文重點講述無線信息安全傳輸機制。
關(guān)鍵詞：無線信息; 安全傳輸
Thoughts on the transmission mechanism of wireless information
security
Zhao Shuangjiang,Liu Tingyin
（65589 Army Communications equipment repair,116300）
Abstract ：Wireless channel transmission security is to ensure that the desired user with good communication
quality (high rate and low error rate), at the same time as far as possible to improve the eavesdropper's
bit error rate (BER), thereby preventing the information is intercepted by an eavesdropper. This paper
focuses on the security of wireless information transmission mechanism.
Keywords ： wireless information;secure transmission
1 基于無線信道的安全傳輸
無線信道安全傳輸?shù)哪康氖潜ＷC期望用戶具有良好的通信
質(zhì)量（高速率、低誤碼率），同時盡可能地提高竊聽者的誤碼率，從
而防止信息被竊聽者截獲。充分利用發(fā)端與收端天線之間無線信
道的空域特征可以在不影響期望接收端性能的前提下，使發(fā)端到
潛在竊聽者之間的等效通信信道隨機快速變化，從而達(dá)到安全傳
輸?shù)哪康?。本項?nèi)容將重點研究基于無線信道特征（如信道的空
域特征）的物理層安全傳輸機制，根據(jù)收發(fā)雙端天線配置的不同，
具體包括以下內(nèi)容：
1) 基站端利用無線信道特征的物理層安全傳輸技術(shù)
研究基站端如何利用信道的空域等特征實現(xiàn)信道隨機置亂
的方法，以達(dá)到物理層無線安全傳輸?shù)哪康摹?
例如，在基站端使用多天線而移動用戶端使用單天線的情況
下，可以實現(xiàn)無線通信安全的低截獲概率要求。利用多天線的空
域特征還可以提高系統(tǒng)容量，因此，如何使用無線信道特征在保
證竊聽端低截獲概率的同時盡可能地提高系統(tǒng)容量是本項研究
內(nèi)容的重點。
2) 移動臺端利用無線信道特征的物理層安全傳輸技術(shù)
研究移動臺端如何利用信道的空域等特征，并與基站端聯(lián)合
實現(xiàn)信道隨機置亂的方法，以達(dá)到物理層無線安全傳輸?shù)哪康摹?
移動臺與基站端的處理能力及射頻端等方面都具有不對等性，所
以需要研究移動臺端的物理層安全機制。
目前移動臺端集成使用多天線是無線通信發(fā)展的趨勢，其為
無線信道提供了更豐富的信道特征。多天線的使用可以使移動臺
在無線安全傳輸過程中擁有更大的主動權(quán)，與基站端多天線的配
合則可以進(jìn)一步增強無線通信的安全性。因此，在基站與移動臺
雙端都使用多天線的情況下，如何進(jìn)一步改善無線安全性能則是
該研究方向的一個切入點。
2 基于無線信道特征的密鑰生成方法
傳統(tǒng)密碼學(xué)是通過對信源進(jìn)行密鑰加密的方法防止信息被
竊取，這種信源加密方法的有效性依賴于密鑰的復(fù)雜度和傳輸
安全性。雖然通過增加密鑰長度可以增加密鑰的復(fù)雜度從而增加
解密的難度，但是密鑰在傳輸過程中的安全性是比復(fù)雜度更為重
要的問題，如何保證密鑰的傳輸安全一直是密碼學(xué)研究的核心問
題。目前常用的方法都是從保障密鑰交換安全的角度出發(fā)，例如
通過其它安全的途徑交換密鑰（如基于預(yù)分發(fā)的隨機密鑰），或者
提高密鑰的更新速度甚至避免密鑰的重復(fù)使用（一次一密）等等。
這些方法都離不開對密鑰的傳輸，因此也就無法避免密鑰在傳輸
中泄漏的可能。公開密鑰技術(shù)試圖通過公鑰（加密密鑰）和私鑰
（解密密鑰）的分離解決密鑰的安全問題，然而，分布式并行計算
的快速發(fā)展使破解密鑰的難度大大降低，因此公開密鑰技術(shù)也不
能完全解決密鑰的安全問題。
事實上，可以換另外一種思路來看，如果通信雙方能夠同時
獨立地生成相同或相關(guān)聯(lián)的密鑰，那么就可以避免密鑰的交換從
而保證密鑰的安全性。無線信道的開放特性在給無線通信帶來安
全隱患的同時，也帶來了一些有線通信系統(tǒng)所不具有的、在解決
信息傳輸安全時可利用的特征。例如，在TDD 模式下，由信道互易
原理，通信雙方使用“相同”的無線信道進(jìn)行雙向交替通信，并且
收發(fā)雙方空間位置的“唯一性”使得其它用戶無法獲取這個雙方
共有的個性信道?；谶@些特征，通信雙方就有可能同時獨立地
得到“相同且具有空間個性特征的密鑰”，從而避免密鑰的傳輸，
保障密鑰的安全。
上述“愿望”是美好的，要想變?yōu)楝F(xiàn)實需要解決以下三個問
題：1）通信雙方需要依據(jù)共有的無線信道生成一致的密鑰。在復(fù)
雜的無線通信環(huán)境中，由于噪聲、多徑傳輸以及信道時變性等眾
多因素的影響，通信雙方很難得到“完全一致”的信道信息。如何
從收發(fā)雙方的信道狀態(tài)信息（CSI）中提取出雙方共有的適合于密
鑰生成的信道特征是一個需要解決的關(guān)鍵問題。其次，其他無關(guān)
用戶生成的密鑰與該密鑰不同，這與問題一在一定程度上是一對
矛盾，也就是說不僅需要保證密鑰生成的一致性，還需要保證它
（下轉(zhuǎn)82 頁）
網(wǎng)絡(luò)與信息工程
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2016.14
2.1 軟交換網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中的問題。由于IP 網(wǎng)絡(luò)、NGN 以及
軟交換網(wǎng)絡(luò)三者之間相互聯(lián)系，互相應(yīng)用的關(guān)系，使得構(gòu)建基于
IP 承載網(wǎng)絡(luò)和軟交換技術(shù)的NGN 被認(rèn)為是實現(xiàn)三網(wǎng)合一的最適
合的技術(shù)。在這種技術(shù)下，實現(xiàn)了呼叫控制和承載相互分離的功
能，為運營商提供了巨大的發(fā)揮空間，同時在諸多方面降低了運
營成本，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度。但是，盡管NGN 網(wǎng)絡(luò)具有諸多
優(yōu)點，隨著科技的日新月異，電信網(wǎng)絡(luò)面臨的巨大挑戰(zhàn)對NGN 網(wǎng)
絡(luò)提出了新的要求，使得其在應(yīng)用中將面臨以下兩種問題。
(1) 難以實現(xiàn)IP 承載網(wǎng)絡(luò)的QoS 保證
一般的軟交換網(wǎng)絡(luò)在NGN 網(wǎng)絡(luò)中，以IP 為曾在網(wǎng)，取代了傳
統(tǒng)的多業(yè)務(wù)、多體制的電信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載、統(tǒng)一
管理的功能。但是對于QoS(Quality of Service) 而言，由于其
比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求高，因此各方面的標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)到。比如，在
時延方面，QoS 對網(wǎng)絡(luò)時延要求較高，需要滿足實時性。另一方
面，由于軟交換網(wǎng)絡(luò)與IP 技術(shù)融合，因此NGN 必須以保證QoS 的
承載網(wǎng)為基礎(chǔ)，承載網(wǎng)的性能直接關(guān)系到其通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量。因
此在實際應(yīng)用中必須對IP 網(wǎng)進(jìn)行全面的性能測試。
(2) 難以保證NGN 上各種業(yè)務(wù)的質(zhì)量
網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)不僅包括數(shù)據(jù)傳輸，語音業(yè)務(wù)作為網(wǎng)絡(luò)通信中
的一項業(yè)務(wù)在實際生活中有著十分重要的應(yīng)用。隨著人們交流的
日益頻繁，用戶對其語音業(yè)務(wù)索要達(dá)到的水平越來越高。而一般
的NGN 網(wǎng)絡(luò)其側(cè)重點不在語音業(yè)務(wù)方面，因此運營商必須對其進(jìn)
行不斷優(yōu)化，才能使其更加完善，達(dá)到用戶的需求和用戶數(shù)量劇
增帶來的通信業(yè)本身所存在的壓力。
2.2 設(shè)備性能優(yōu)化。由于軟交換網(wǎng)絡(luò)自身的特點，應(yīng)用于軟
交換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備也必須滿足其特點才能適用。通過相關(guān)研究總得
出，應(yīng)用于軟交換網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備主要包括信令網(wǎng)關(guān)、綜合媒體網(wǎng)
關(guān)、無線網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用服務(wù)器和路由服務(wù)器。為了適應(yīng)時代的發(fā)展，
滿足廣大用戶對通信網(wǎng)絡(luò)和通信業(yè)務(wù)的需求，解決不斷激增的移
動用戶和有限的網(wǎng)絡(luò)資源之間的矛盾，必須對軟交換網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備
的性能進(jìn)行必要的優(yōu)化。對交換設(shè)備的各指標(biāo)和功能進(jìn)行分析，
加強監(jiān)督檢測，定期對設(shè)備的各方面進(jìn)行全面的檢測，及時發(fā)現(xiàn)
性能薄弱之處，并做好維護(hù)措施，發(fā)現(xiàn)問題立即處理，以免造成不
必要的損失。同時做好檢測記錄，交給專業(yè)人員分析每次檢測的
結(jié)果，做好監(jiān)督工作。
2.3 網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)安全問題顧名思義是指用戶在網(wǎng)絡(luò)
通信過程中涉及到的一系列安全性問題，在此特指在軟交換核心
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)安全問題。隨著移動終端的不斷更新淘汰，移
動終端為人們提供的服務(wù)越來越多，用戶已經(jīng)不僅僅滿足于簡單
的數(shù)據(jù)傳遞和語音呼叫業(yè)務(wù)。電子商務(wù)隨之興起，在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行
買賣已經(jīng)不再是天方夜譚。而網(wǎng)絡(luò)是一個開放的環(huán)境，因此其安
全性難以保證。在軟交換網(wǎng)絡(luò)中由于使用了專用的IP 網(wǎng)絡(luò)，其地
址可以追蹤，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量比傳統(tǒng)的公網(wǎng)好，并且安全性更高，然而隨
著用戶數(shù)量的增加，其安全性要求也隨之增加。為了提高安全性，
必須加強監(jiān)督工作，在后臺中對連接端口進(jìn)行優(yōu)化，檢測各移動
終端的來源，并進(jìn)行安全性評估。
2.4 網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化。用戶數(shù)量的增多對有限的網(wǎng)絡(luò)資源帶來
了巨大的挑戰(zhàn)，為此必須進(jìn)行優(yōu)化，使得資源分配合理化。因為，
一個MSS 網(wǎng)絡(luò)可以控制多個MGW 網(wǎng)絡(luò)，因此在軟交換網(wǎng)絡(luò)中可以
使用MSS 網(wǎng)絡(luò)對資源進(jìn)行優(yōu)化分配，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量水平，
降低網(wǎng)絡(luò)運行成本。另一方面，對各部分的銜接過程中對其進(jìn)行
深入分析，找出資源分配不合理的部分，合理計算后重新進(jìn)行分
配整合，合理分配每個ISU 控件中的VMGW 數(shù)量。
3 結(jié)束語
網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成了人們生活中必不可少的一部分，在其方方面面
給影響著人們的工作、交往和日常生活。為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)對
人們的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化勢在必行。由于軟交換網(wǎng)絡(luò)是目前網(wǎng)絡(luò)發(fā)
展的主要方向。因此，本文在軟交換網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上研究了關(guān)于網(wǎng)
絡(luò)優(yōu)化的相關(guān)問題。從性能、網(wǎng)絡(luò)安全和資源三方面進(jìn)行討論，研
究基于軟交換環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案。
參考文獻(xiàn)
[1] 羅國慶. 軟交換的工程實現(xiàn). 人民郵電出版社 2014, 32.
[2] 張衛(wèi)勇. NGN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的探討和選擇, 當(dāng)代通信,
2006, 13-15.
[3] 程鳳, 崔永江, 魏永剛. 基于軟交換的核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)
探究. 電子測試, 2013.
（上接99 頁）
的唯一性。目前，有解決這一問題有兩個思路，一是利用多天線技
術(shù)，這樣可以增加密鑰生成的可選空間，從簡單的時域信道互易
性擴(kuò)充到空域，其中如何利用多天線提取通信雙方之間具有“個
性特征”的空間位置關(guān)系是其中的關(guān)鍵；2）利用信號處理中的框
架理論，為各個不同用戶找到不同的對偶空間，這樣可以更好地
區(qū)分各個并不正交的空間信道向量。第3）竊聽用戶無法通過偵
聽通信雙方的信號或者通過窮舉的方法輕易獲得密鑰，這就要求
生成的密鑰具有足夠高的復(fù)雜度。對以上三個問題在理論上進(jìn)行
深入研究是本項目的重要研究內(nèi)容。
3 無線物理層安全機制評估理論
目前，評估物理層信息傳輸安全性的指標(biāo)是“保密容量”
（Secrecy Capacity）。其基于香農(nóng)信息理論，度量的是發(fā)射機在
保證竊聽者無法獲得傳輸信息的前提下，能夠使接收端無誤恢復(fù)
發(fā)射信息的最大信息傳輸速率。
沿襲傳統(tǒng)的香農(nóng)信息理論，保密容量給出的是一個理論上
界，達(dá)到該界需要一系列的假設(shè)前提。例如：1）發(fā)射機需要確知
其與竊聽用戶之間的信道；2）理論上達(dá)到該界需要采用無窮長
的編碼；3）達(dá)到保密容量往往要求在發(fā)射端采用高斯碼書。但是
由于這些假設(shè)在實際情況下很難得到滿足，例如，在實際情況下
發(fā)射機無法知道竊聽者的信道，甚至不能確定竊聽者是否存在以
及竊聽者的數(shù)目，因此，雖然保密容量的概念從理論上給出了物
理層安全機制的評估手段，其在實際中的應(yīng)用仍有很大局限性。
另一方面，在很多信道下保密容量界仍然是很難計算的，特
別是在本研究關(guān)注的無線衰落信道下，目前仍無法很好地得到其
保密容量。例如復(fù)合竊聽信道（Compound Wire-tap channel）是
目前用來對無線信道衰落進(jìn)行建模得到的竊聽模型，然而，采用
多天線的MISO、MIMO 復(fù)合竊聽信道等的保密容量目前仍沒有結(jié)
果。
因此，建立更為可行、并能夠適用于無線衰落信道特征的物
理層安全機制評估理論是一個重要研究內(nèi)容。它為無線通信物理
層安全機制的設(shè)計提供指導(dǎo)，并為多種安全機制之間的比較提供
了統(tǒng)一的框架和準(zhǔn)則。

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