(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111463949.1 (22)申请日 2021.12.02 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 雷菁　鲁信金　李为　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 代理人 段盼姣 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/40(2022.01) (54)发明名称 基于信道相位的物理层身份认证方法及系 统 (57)摘要 本申请涉及一种基于信道相位的物理层身 份认证方法及系统。 所述方法包括： 通过利用合 法节点利用信道相位响应的互易性进行信息交 换， 并将密钥信息 隐藏在信息交互阶段， 且在最 后进行身份认证时采用二元假设检验完成认证， 其间， 还通过本方法中给出了假 设检验统计量的 均值和方差封闭表达式直接对假设检测统计量 进行计算， 有效的提高了身份认证性能以及认证 的效率。 权利要求书3页 说明书15页 附图4页 CN 114157423 A 2022.03.08 CN 114157423 A 1.基于信道相位的物理层身份认证方法， 其特征在于， 所述方法实施于认证端与被认 证端之间， 使得认证端对被认证端的身份是否为合法身份进行判断， 若所述被认证端为合 法身份， 则所述被认证端与认证端均配置有相同的共享密钥， 所述方法包括： 由所述被认证端向所述认证端发送认证请求， 所述认证端根据认证请求向被认证端发 送认证响应信号； 所述被认证端在接收到认证响应信号后 根据该信号以及己方的密钥生成响应信号， 并 将其发送给认证方； 所述认证方对所述响应信号进行相应处理后结合共享密钥进行认证， 在进行认证的过 程中通过构建二元假设检验分别假设所述响应信号中的密钥来自于非法身份或者合法身 份， 并分别计算这两个假设的假设检验统计变量， 最后根据所述假设检验统计变量与预设 的门限阈值进行比较后判断其中一个假设为真， 以此对被认证方的身份进行认证； 其中， 构建的二元假设检验为： 在上式中， Kt为被认证端用有的密钥， KE为被认证端为非法身份时拥有的密钥， KA为被 认证端为 合法身份时拥有的密钥； 且二元假设检验的假设检验统计 变量分别表示 为： 当计算 的假设检验统计变量时， 采用以下公式直接对 的概率分布函数进行 计算： 当计算 的假设检验统计变量时， 则采用以下两 个公式分别计算出 的均值及方 差： 在上式中， 表示 的均值， 而 表示 的方差。 2.根据权利要求1所述的物理层身份认证方法， 其特征在于， 所述被认证端以及认证端 之间通过正交频分复用技 术进行通信。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114157423 A 23.根据权利要求2所述的物理层身份认证方法， 其特征在于， 所述认证端根据认证请求 向被认证端发送的认证响应信号 为所述认证端生成的一个随机信号矢量， 具体表示： sb＝[sb,1,sb,2,...,sb,N]； 在上式中， sb,i＝exp(jθb,i)， i＝1,2,...， N， θb,i随机均匀分布在[0,2π )， 其中N是正交 频分复用信道的子载波数目。 4.根据权利要求3所述的物理层身份认证方法， 其特征在于， 所述被认证端在接收到认 证响应信号后根据该信号以及己方的密钥生成响应信号具体包括： 所述被认证端在接收到通过 无线信道传播后的认证响应信号 为： 在上式中， hBA,i表示认证端到被认证端的第i个子信道频域响应， 是对应的相位响 应， 假设所有子信道独立同分布， 并且 wa,i是均值为零， 方差为 的独 立同分布复高斯噪声； 并根据上式计算接收到的认证响应信号的相位， 其相位具体表示 为： 在上式中， imag(ra,i)和real(ra,i)分别表示ra,i的虚部和实部， εa,i是由于高斯噪声wa,i 带来的相位 误差； 所述被认证端根据己方的密钥以及所述认证响应信号的相位生成所述响应信号， 其响 应信号具体表示 为： sa＝[sa,1,sa,2,…,sa,N] 在上式中， θa,i随机均匀分布在[0,2π )， 而 为对己方密钥进行映射处 理得到。 5.根据权利要求4所述的物理层身份认证方法， 其特征在于， 所述认证方对所述响应信 号进行相应处 理具体包括： 所述认证端在接收到通过 无线信道传播后的响应信号 为： 在上式中， hAB,i表示被认证端到认证端的第i个子信道频域响应， 表示对应的子信 道相位响应， wb,i是均值为0， 方差为 的独立同分布复高斯噪声； 由于从被认证端发起认证请求到认证端接收响应信号的瞬间小于信道想干时间， 则根 据信道的互易 性， 即hAB,i＝hBA,i＝hi， 将上式简化 为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114157423 A 3