【摘要】物理层安全包含密钥协商、信道编码、协作干扰等技术，涵盖无线通讯范围的各种技术，以窃听信道模型为基础。本文分析了物理层安全技术的技术背景阐述了该技术研究现状，对于关键技术细节进行了介绍，并分析对比了其中的一些技术方案。
【关键词】安全技术；物理层；窃听
Shannon在物理层安全技术的理论论述“保密系统的通讯理论”中证明，这个世界上一定存在最好的保密系统，最好的保密系统应该对每个字都进行加密处理。这样的保密通讯系统绝对是无可挑剔的，但是，会造成加密过程的管理量超出可操作的范围，太过理想化，在实际运用中无法实现相应操作。所以这种理想的方式，在较长时间里，只作为理论上的一个假设。但如果窃听者的信道品质不及合法接收者，那么肯定存在某种信道编码，使窃听者无法从收到的信号中听取任何信息，而不影响合法用户正常使用，以实现信息保密。
1窃听信道模型的框架学术界
近年来针对多天线信道、衰弱信道等模拟状况下的保密容量进行了相关探讨，得出衰落、干扰、多天线，其实对保密通讯都是有益的结论。研究保密容量，指明了信道在保密传输速率的上界，也给后者在研究具体应用技术方面指明了道路。
2保密编码
在之前研究过的保密编码中，编码块长度不断增加，且在控制码率的情况下，这个保密过渡带会无限变窄。所以，只要保证窃听者的信道不及主道好，必定可以找到一种编码来进行保密通讯。值得引起注意的是，就算保密编码在保密范围之中密码错误率肯定与0.5相靠近，但与之相反，密码错误率与0.5接近的保密效果可能不一定非常理想。理论上来讲，保密性能我们采用质疑度去衡量，这个理论代表了编码带给接受者的信息量大小。
3协作干扰技术
如果人工添加的干扰具有一定的差异性，合理处理，可以将窃听信道的噪音加剧，甚至噪音要强过住信道上面的信号。根据这种处理办法，人为制造的噪音可避免影响到主用户，并且同时强烈干扰趁机窃听的用户，使信号与噪音的比率得以下降，保密效果就能得以大大增加。这种方法可以将其引用到中继以及协作通信方面去应用，利用协作点来援助收发双方之间的通信保密，对潜在的盗窃偷听分子加以干扰。另外，还可以将信号大小乘以不定的系数，同时要确保在合法信道方向上，结合的系数是常数，这样利用数值的不断变动，也可以致使偷盗信号者不能够正确解调获取有效信息。
4物力层密钥协商
无线信道接受者与发送者所监测到的信道特征传递数学关系式相同，而这个信号通道增益非常不一般，无法被其他用户发现，这可谓是一个自然形成的私密的信息传送良好办法。如果接收信号者与发送信号者都通过链路的信号通道增益来交换密钥，管理和分发的步骤就可以省去，可以直接展开保密通讯。如果处在一个衰落信道的情境下，若信道增益有所变化，就可以将密码获取。基于无线信道具有互易性，在另一个信息传送通道上，所观测到的信道增益也几乎一致，就可以获取接近的密码。再使用相关的改正错误的办法，就可以确保通讯发送信号与接收信号者在没有沟通的情况下，就能得到同一个密钥，使密钥不被第三方知晓。这个密钥协商方式是一个比较直观的方式。
5未来努力的方向
当前物理层保密的理论知识还需要不断进行改进，所以在这里，就针对以前的安全技术方面的问题给予相关的补充说明。它本身是和传统安全技术是没有冲突的，怎样将当今的技术与以往的技术完美地进行结合，发挥各自的长处与优点，使通信技术发生质的飞跃，达到最佳的效果，这也是对今后技术发展的一种展望。对跨层协同的信号秘密传送的深入研究，真正实现将物理层信号保密技术完美融入到传统的通信办法里面，将该疑难问题进行彻底瓦解。该技术才就能够更进一步为人类造福。目前的物理层信号保密能力的发展阶段也只是处在相关学术界专业人士之间的讨论研究阶段，专业人士进行研讨的最终愿望是将这项科技真正使用到未来的移动通讯产品里面。在近几年的迅速发展与改变的过程中，学术性报告铺天盖地，相关的刊物专题讨论集已经出版了，国际会议上面也对该技术展开了热烈讨论。在今后的研究过程中，很有可能成立专门工作组钻研无线通信理念中的物理层信息保密技术，并让无线通信标准中的物理层加密技术最终成为所有无线通信设备不可或缺的安全保障技术。
6结束语
物理层保密科技目前还处在努力研究与探索的阶段，不过这项科技成功为无线通道的安全保密科技提供了崭新的观念。当前的研究结果还没有完全挖掘无线信号通道的各种优越的性能。虽然其相关实际运用还不能解决全面的问题，但是当前的很多相关科技已经在实际产品中体现出来了，并为人们的生活带来了福音。
参考文献
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作者：易蕾 单位：中铁建电气化局集团南方工程有限公司
