Secret Key Generation for Ambient Backscatter Communication

Julkaisun otsikon käännös: Secret Key Generation for Ambient Backscatter Communication

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kiinnostus langattomia esineiden internet -laitteita (IoT) ja älykästä ympäristöä kohtaan on kasvanut merkittävästi viime vuosina. IoT-laitteiden turvallisuudesta on tullut huolenaihe, sillä IoT on mahdollistanut laitteiden ja ihmisten vuorovaikutuksen ajasta ja paikasta riippumatta. Olennaiseksi vaatimukseksi on noussut riittävä suoja aktiivista salakuuntelua vastaan tai laitteiden sekoittamista muiden käyttäjien laitteisiin. IoT-laitteiden sulautetun luonteen vuoksi niiden laskenta- ja viestintäkapasiteetti, sekä käytettävissä oleva teho ovat usein rajallisia. Ympäristössä olemassa olevan signaalin takaisinheijastukseen perustuva kommunikaatio (AmBC) nähdään käyttökelpoisena ratkaisuna resursseiltaan rajoitetuille laitteille, koska nämä eivät tarvitse tiedonsiirtoon aktiivisia RF-komponentteja. Alkuperäisen signaalin aiheuttama interferenssi on kuitenkin edelleen suuri haaste, sillä vastaanotin näkee sen yhdessä takaisinheijastetun signaalin kanssa. Väitöskirjan tulokset auttavat turvaamaan IoT-laitteiden tiedonsiirtoa AmBC-ympäristössä. Väitöskirjan kontribuutioita ovat kaksisuuntainen salausavaimen generointiprotokolla ja AmBC-modulaattori. Kehitetty salausavaimen generointiprotokolla kerää salaista avainta virheenkorjatuista pariteettibiteistä. Tunnettuihin protokolliin verrattuna kehittämämme ratkaisu tarjoaa paremman suorituskyvyn. Protokollan toimivuutta on analysoitu kahdessa eri toimintamallissa, kvanttiavainjakelussa ja satelliittimallissa. Toinen kontribuutio on AmBC-modulaattori, joka tekee polarisaatiomuunnoksen suoran ja takaisinheijastetun signaalin välillä. Vastaanotin käyttää hyväkseen kahden polarisaation vastaanotinantennia, jolla vähennetään merkittävästi alkuperäisen lähettimen aiheuttamaa interferenssiä. Ehdotettu järjestelmä saavuttaa kaiuttomassa RF-kammiossa yli 25 dB:n vaimennuksen kapeakaistaisen takaisinheijastetun signaalin ja alkuperäisen signaalin välillä. Tässä väitöskirjassa analysoidaan salausavaimen kehittämistä AmBC-laitteiden välillä, kun laitteiden välistä radiokanavaa käytetään satunnaisuuden lähteenä. Osoitamme, että ilman näköyhteyttä olevilla kanavilla muutamaa aallonpituutta suurempi etäisyyskään salakuuntelijan ja käyttäjien välillä ei takaa riittävää turvallisuutta. Aiemmin on oletettu pelkän etäisyyden estävän salakuuntelijaa saamasta mitään tietoa salausavaimesta ennen virheenkorjausta. Simulaatiomme osoittavat, että etäisyyteen perustuva lähestymistapa on liian optimistinen, ja on mahdollista, että salakuuntelija tietää vielä merkittävän osan lopullisesta salausavaimesta. Käyttökelpoinen ratkaisu perustuu kaksisuuntaiseen salausavaimen generointiprotokollaan olettaen, että salakuuntelijan virhesuhde on k-kertainen käyttäjien virhesuhteeseen verrattuna, kun k < 1. Tämä menetelmä antaa käyttäjille vapauden tasapainotella saavutettavissa olevan avaimen määrän ja salakuuntelijan tiedon välillä lopullisesta avaimesta.
Julkaisun otsikon käännösSecret Key Generation for Ambient Backscatter Communication
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Tirkkonen, Olav, Vastuuprofessori
  • Vehkalahti, Roope, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1296-2
Sähköinen ISBN978-952-64-1297-9
TilaJulkaistu - 2023
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Secret Key Generation for Ambient Backscatter Communication'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä