1、无线传感与通信中的物理层安全技术解析

无线传感与通信中的物理层安全技术解析

1. 下一代无线网络概述

随着科技的飞速发展，无线网络正经历着巨大的变革。第五代（5G）移动通信引入了多种满足不同性能需求的服务，如增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（uRLLC），这标志着无线网络的范式转变。而第六代（6G）蜂窝通信标准则进一步拓宽了应用和用例的范围，为以人为中心的数字社会奠定了基础。这个数字社会涵盖了工作、医疗、教育、工业、娱乐、银行和交通等多个领域，通信在其中扮演着至关重要的角色。

2. 无线通信安全的必要性

在下一代网络的多样化用例背景下，无线系统不仅用于通信，还通过传感技术获取环境和用户信息，以提高整体网络性能。然而，无线电信号可用于环境感知这一特性，使其容易受到恶意节点的窃听、操纵、干扰和利用。传统的加密安全方法虽然常用，但并不适用于具有多样化能力的当前和未来无线网络，因为它要求所有节点具备一定的计算能力，难以在日益普及的分散和异构网络中良好扩展。

3. 密码学与物理层安全对比

• 密码学 ：传统的密码学安全方法依赖于节点的计算能力来实现加密和解密。但在下一代无线网络中，由于节点的多样性和异构性，部分节点可能无法满足密码学所需的计算要求，导致其在这些网络中的扩展性较差。
• 物理层安全（PLS） ：物理层安全通过利用无线环境的动态特性，为保障通信的机密性、完整性、真实性和可用性提供了一种潜在的补充解决方案。它不依赖于节点的计算能力，而是基于无线信道的特性来实现安全通信。

4. 物理层安全