26、经典物理密钥交换系统的安全性分析

经典物理密钥交换系统的安全性分析

1. 对BR系统的攻击方法

1.1 可测量量的方向和位置依赖性攻击

可测量量的方向和位置依赖性能为破解BR系统的密钥提供六种途径。这些可测量量离连接的电压源越远，其值越小，在开放端为零。在充电期间，这些向量的方向指向开放端。

1.2 三种瞬态阻尼电阻攻击

为使系统更符合物理实际并在一次返回后停止瞬态，Alice和Bob可使用阻尼电阻来匹配电线的波阻。这些电阻会导致连续的噪声电流流入电线的几何电容。在稳态下，有三种利用热力学破解该系统的方法：
- 交叉相关向量 ：噪声电流与通道电压的时间导数相关，可表示为 $\vec{Y} = \left(\frac{dU_c(t)}{dt} \vec{I}_c(t)\right)$。交叉相关向量 $\vec{Y}$ 的符号和其关于位置的值能让Eve全面了解情况，其绝对值在电线的自由端为零，在封闭端最大。
- RMS通道电流的位置依赖性 ：RMS通道电流的位置依赖性也提供了一种破解密钥的方法，其在开放端为零，在封闭端最大。

1.3 线电阻约翰逊噪声攻击

任何电线都有非零电阻，因此会产生约翰逊噪声。Eve可以简单地测量电线两端与地面之间的电压噪声。电线的自由端的电压噪声频谱为 $S_u = 4kTR_w$，而连接端显示零噪声，因此Eve可以完全破解该系统。不过，如果电线的连接端有较大的附加噪声来掩盖约翰逊噪声，这种攻击可以被避免，但利用电流、功率流和能量流向量的攻击仍然可以在稳态下破解系统。

1.4 攻击方法总结

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