基于无线信道特征的数据压缩和加密联合优化算法

摘要

由于传统加密方式存在公密复杂度过高、私密需要安全传输保证等缺点,提出一种利用无线信道特征进行数据压缩和加密联合处理的方法.本方法除了利用压缩感知的处理过程,更利用了信道本身的结构.从信道本身提取密钥,用这种时变的安全密钥对压缩感知参数进行配置,使其符合无线通信的特点,属于一种带约束的联合数据压缩和加密过程.rn 传统的网络安全机制主要依赖于密码学，如果沿用传统的数据加密做法，有两种加密方式:公钥和私钥。虽然公钥是建立在公认的数学难题的基础上，但是其加密方式固定，具有被攻破的危险，而且加密、解密比较复杂，无线通信终端通常比较小，不适合进行大规模运算，因此不适合在无线通信中应用。rn 私钥加密牵涉到密钥的传输，无线信道的开放和非安全性使得密钥的传输不安全。因此提出利用无线信道进行加密的思路。在密钥生成时充分利用无线信道在收发端互易的原理，同时在两端独立地生成一致的密钥，将信道状态与信源编码和数据加密结合起来进行联合优化，从而避免密钥的传输，必将大大提高系统性能。rn 基于压缩感知的数据压缩采样数据一般要大于稀疏度的4倍，压缩后的数据量越大，接收端恢复效果越好，抗多径衰落能力越好。所以可以根据信道状态判决信道质量的好坏，然后用信道状态信息自适应控制压缩的长度。而且，信道状态产生的密钥又可以保障移动通信的安全，因此这种方法属于数据采集、压缩以及加密的联合处理方法。这种联合不是简单的堆砌，而是彻底的融合，不需要进行多步处理，实现简单，对于通信双方的收发信机的设计复杂度、成本和功耗都是相当有利的。