无线传感与通信的物理层安全:从基础到应用
1. 引言
在当今数字化时代,无线通信的安全至关重要。随着社会需求的不断扩展,无线通信面临着各种各样的安全威胁,如窃听、干扰、欺骗等。传统的基于密码学的安全方法在应对这些复杂的威胁时显得力不从心。物理层安全(PLS)作为一种新兴的安全理念,利用无线信道的动态特性,无需密钥共享即可保障通信过程的安全,为解决这些安全问题提供了新的思路。
2. 可重构智能表面(RIS)在物理层安全中的应用
可重构智能表面(RIS)是提升物理层安全的有效手段。它可以与发射机协同工作,在视距(LoS)传播场景中,即便窃听者的信道比合法信道更强,也能保障通信免受窃听。RIS还可用于抵御干扰攻击,如下图所示:
graph LR
A[Transmitter] -->|Signal| B[Receiver]
C[Jammer] -->|Jamming Signal| B
D[RIS] -->|Reflected Signal| B
A -->|Control Signal| D
为了在多天线干扰器存在的情况下满足用户的服务质量(QoS)需求,需要对波束成形和功率分配进行联合优化。
3. 物理层安全的统一框架
虽然物理层安全已经是一个被广泛研究的课题,但目前还缺乏一个统一的定义和框架。统一的PLS框架包括观测平面和修改平面。观测平面是熵的来源,而修改平面则展示了如何调整传输以确保合法节点和非法节点之间的安全差距。这个框架不仅有助于对现有工作进行分类,还
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