21、基于电平交叉的密钥提取技术：原理、实验与安全分析

基于电平交叉的密钥提取技术：原理、实验与安全分析

1 随机比特提取原理

在无线通信场景中，我们可以从信道中提取随机比特。通过相关测试发现，所生成的比特序列平均熵非常接近真正随机序列的预期值，这意味着连续比特近乎独立。而要实现这一点，比特在时间上必须至少间隔一个“相干时间”。由于信道的相干时间与多普勒频率成反比，所以若以远大于最大多普勒频率 (f_d) 的速率从信道提取比特，使用电平交叉法无法得到真正的随机比特。同时，算法生成秘密比特的速率上限约为最大多普勒频率 (f_d)。此外，用户可以通过选择合适的信号偏移子集，对最终生成的密钥进行一定程度的控制，即便生成的比特序列存在统计缺陷，也能在一定程度上进行修正。

2 实验验证

2.1 实验概述

为验证算法在典型室内环境中的有效性，实验分为两部分：一是利用 802.11 数据包的前导序列计算 64 点信道冲激响应（CIR），以其主峰值幅度作为关键参数；二是使用 802.11 数据包 Prism 报头中的粗粒度接收信号强度指示（RSSI）测量值。

2.2 CIR 方法

2.2.1 实验设置

• 硬件平台 ：使用配备商业 802.11a/b/g 调制解调器 IP 的开发板，并添加自定义逻辑以提取 CIR 信息。
• 角色配置 ：两块开发板分别作为 Alice（接入点模式）和 Bob（客户端模式），另一块作为 Eve。
• 实验流程 ：Bob 向 Alice 发送 PROBE 请求消息，