21、物联网网络的物理层安全技术详解

物联网网络的物理层安全技术详解

一、引言

在物联网（IoT）网络中，物理层安全（PLS）至关重要，它能有效抵御窃听、欺骗和干扰等攻击。然而，实现PLS面临诸多挑战，如获取完美的信道状态信息（CSI）困难、网络可扩展性问题等。本文将介绍一些流行的PLS技术，帮助大家更好地理解和应用这些技术来保障物联网网络的安全。

二、CSI与可扩展性问题

2.1 信道状态信息（CSI）

CSI分为完美CSI和不完美CSI。完美CSI能提供通信链路信道特性的完整信息，而不完美CSI主要关注统计信息，如平均信道增益和视距（LoS）。在某些情况下，尤其是大规模网络中，获取完美CSI极其困难，这导致合法设备的信道质量无法准确预测。此外，CSI的准确性会带来信令开销、功耗和频谱资源的牺牲，特别是在密集的物联网部署场景中，这与物联网的固有特性相矛盾。因为物联网设备需要在短时间间隔内传输导频符号来获取CSI，从而消耗过多的功率和频谱。在物联网网络存在被动窃听的情况下，获取窃听者的CSI也很困难，因为窃听者处于物联网系统外部且保持完全静默。不过，一旦获得物联网设备准确的CSI，PLS就能在物联网网络中实现完美的安全。

2.2 可扩展性

可扩展性是指设备适应环境并满足不同时间变化需求的能力，这在大规模异构网络中是首要考虑因素。物联网网络的普遍性使得每平方公里数百万台设备能够交换信息，因此可扩展性在物联网网络的PLS中是一个重要问题。目前文献中提出的大多数PLS方案都是为小规模网络开发的，因此必须为物联网网络开发适当的PLS技术适应方案，以满足其在可扩展性方面的独特要求。

三、流行的PLS技术

3.1