賴宏慧　李曉鵬

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)被運(yùn)用在各行各業(yè)并取得了極為杰出的成就，信息技術(shù)已成為現(xiàn)代化企業(yè)不可或缺的重要因素，但是也正因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)不斷發(fā)展，信息技術(shù)知識普及范圍和深度不斷加大，人們通過網(wǎng)絡(luò)也更容易獲得計(jì)算機(jī)信息技術(shù)知識，加上制造技術(shù)的升級，各類網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽設(shè)備和監(jiān)聽手段近年來也層出不窮，給個(gè)人和企業(yè)帶來嚴(yán)重的損失，因此網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的通信安全性和保密性成為了當(dāng)前越來越多的人關(guān)注的重點(diǎn)，因?yàn)橛斜匾治霎?dāng)前通信保密性技術(shù)和安全性技術(shù)，其中的物理層安全及時(shí)就是整個(gè)信息通信安全防護(hù)體系中的組成部分，能夠有效的保證通信的安全性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；信息技術(shù)；通信；物理層；安全技術(shù)

無論對于個(gè)人、社會(huì)企業(yè)還是國家，在當(dāng)前信息時(shí)代背景下，通信安全和保密都是一個(gè)極為重視的內(nèi)容，一旦通信被竊取或者監(jiān)聽，那么將會(huì)給個(gè)人、社會(huì)企業(yè)、國家?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和精神損失，所以保密性通信技術(shù)也隨著信息技術(shù)的發(fā)展不斷完善，但是相關(guān)的監(jiān)聽設(shè)備和竊取手段也在不斷的發(fā)展，因此根據(jù)當(dāng)前的信息技術(shù)特點(diǎn)來加強(qiáng)各方面的通信防護(hù)工作受到各界廣泛贊同，而本文主要從物理層安全防護(hù)技術(shù)層面來簡單的分析保密通信的安全基本框架和竊聽信道模型，以期望能夠給予相關(guān)人士提點(diǎn)有利的參考。

1 信息通信分層結(jié)構(gòu)

無論是否是保密性通信，根據(jù)當(dāng)前的信息技術(shù)特點(diǎn)，在通信上采用的是分層協(xié)議結(jié)構(gòu)，總體來說可以分為三層，應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和物理層，為了能夠確保整個(gè)通信的有效性和可靠性，為人們提供更好的通信服務(wù)，會(huì)采用各種手段來提高通信的速度和質(zhì)量，如抗干擾手段、增加信息源傳輸?shù)龋槍νㄐ胚^程中出現(xiàn)的監(jiān)聽、竊聽、竊取等現(xiàn)象，通常會(huì)采用一系列的安全防護(hù)手段，根據(jù)通信三個(gè)分層結(jié)構(gòu)，通常在每層有具有不同的安全通信防護(hù)手段，如網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控技術(shù)等，而本文主要研究的側(cè)重點(diǎn)是物理層的安全防護(hù)技術(shù)，物理層安全防護(hù)技術(shù)主要有物理層密鑰、安全編碼技術(shù)、協(xié)作干擾技術(shù)等，這些綜合性的防護(hù)性技術(shù)運(yùn)用在物理層，能夠極大的確保物理層信息數(shù)據(jù)的安全性，因此對于提高通信的保密性有較強(qiáng)的作用，能夠有效提高通信的質(zhì)量和保密性。

2 信息通信中安全技術(shù)應(yīng)用相關(guān)認(rèn)識

在傳統(tǒng)的信息通信中，相關(guān)的安全防護(hù)技術(shù)通常都應(yīng)用在應(yīng)用層等高層層面上，而且通常都是采用通信加密的方式來確保通信的保密性和安全性，相對于應(yīng)用層，物理層的安全防護(hù)重視力度就明顯要輕于應(yīng)用層，物理層應(yīng)用的安全防護(hù)技術(shù)主要講究的是通過對信道進(jìn)行處理和防護(hù)，從而確保通信信道的安全性和保密性，最終達(dá)到安全保密通信的目的，但是也由于無線信號本身所具備的開放性，輻射性特點(diǎn)，使得無線信道容易出現(xiàn)擁堵，攻擊者通過各種非法的手段使整個(gè)無線信道堵塞，合法用戶就無法利用該信道進(jìn)行合法通信；其次如果利用無線通信模式進(jìn)行通信，沒有一個(gè)合理的鑒權(quán)機(jī)制，那么也很容易使攻擊者在未經(jīng)授權(quán)的前提下避開一些安全措施并接入到網(wǎng)絡(luò)中，這就很容易獲得一些較為私密的信息，最后是無線通信中傳輸?shù)慕橘|(zhì)也同樣具備了開發(fā)性，導(dǎo)致很多竊聽者不需要很高的技術(shù)也不需要很高的設(shè)備都能捕捉導(dǎo)致通信信息，而這種竊聽方式通常很難去分辨真正的竊聽者，即便是合法的用戶也有可能就是竊聽人員。

3 常見的物理層安全技術(shù)應(yīng)用情況

（一）安全編碼技術(shù)

安全編碼技術(shù)是物理層常用的一種安全性技術(shù)，采用這種方式主要是確保連接網(wǎng)絡(luò)的合法用戶能夠獲得可靠而安全的通信信道，如果非法用戶比合法用戶的信道條件更差，那么非法用戶無法獲得信道中的可辨識信息。從當(dāng)前各國的安全編碼技術(shù)應(yīng)用情況來看，當(dāng)前國際上有很多種類的信道編碼，常見的信道編碼有極化碼、格型編碼以及LDPC碼等，這些信道編碼在應(yīng)用上適當(dāng)?shù)母淖円欢ǖ倪m應(yīng)性，那么能夠較為容易的達(dá)到保密容量極限，這種能夠?qū)崿F(xiàn)Naomi容量的信道編碼就是所謂的安全編碼，除了上述提到的幾種常用的安全編碼外，還有一些代數(shù)預(yù)編碼、空時(shí)編碼等都能夠有一定的安全防護(hù)作用，能夠?qū)Π踩ㄐ庞幸欢ǖ淖饔谩?/p>

（二）密鑰技術(shù)

無線通信作為當(dāng)前的主流通信方式，其通信方式的開放性遺留了一定的安全問題，給整個(gè)通信的安全性帶來較大的威脅，但是無線信道也具有一些特性是有利于通信保密和安全，例如無線信道就具備了互易性以及唯一性特點(diǎn)，這個(gè)特點(diǎn)最典型的表現(xiàn)就是利用無線信道通信的雙方在通信過程中，短時(shí)間中雙方得到的信道特征函數(shù)是相同的，利用這一特點(diǎn)，通信人員如果將信道的狀態(tài)作為一種密鑰的方式進(jìn)行通信，那么這種密鑰具有特異性，可以跳過傳統(tǒng)的密鑰管理、密鑰分發(fā)等步驟即可實(shí)現(xiàn)通信加密。當(dāng)然除了上述的研究外，很多的研究學(xué)者還集中對無線信道特點(diǎn)來生產(chǎn)、管理和分發(fā)密鑰，并充分的融合一些具體的系統(tǒng)或技術(shù)，如目前市場上較為主流的UMB寬帶系統(tǒng)，用以生成新的密鑰計(jì)算方法，這些新的密鑰生產(chǎn)、分發(fā)和管理方法能夠有效的提高無線通信的安全性，但是從實(shí)踐也看出其需要注意的問題是雖然說通信雙方在短時(shí)間通信中具有相同的信道函數(shù)特征，但是通信雙方的評價(jià)是有一定的差異，這個(gè)差異如果控制在一定范圍內(nèi)則不會(huì)對生成的密鑰產(chǎn)生影響，但是一旦差異過大，那么必將影響密鑰的合理性。

（三）協(xié)作干擾技術(shù)

根據(jù)以往的竊聽信道研究情況來看，要想保證一定的保密容量，那么就要求了合法用戶的信道容量要高于竊聽者的信道容量，那么才能夠有效的避免被竊聽者獲得到相關(guān)的通信信息，而寫作干擾技術(shù)就是為了滿足上述條件而產(chǎn)生的一種技術(shù)，這種技術(shù)通過差異化的干擾使竊聽者的信道噪聲水平提高，那么竊聽者的信道容量將會(huì)下降，即滿足了竊聽者的信道容量要小于合法用戶的信道容量，從而保證竊聽者無法獲取到私密的通信信息。例如協(xié)作干擾中有多天線常見和多中繼場景，就拿多天線場景來說，在人工加噪上，信息量的總和其實(shí)是有效的信息和噪聲信息，對于合法用戶來說，噪聲信息會(huì)和信道特征相正交，最終得到合法信道系統(tǒng)為一個(gè)常數(shù)，而非法者的信道特征并不和噪聲相互正交，得到的信道系數(shù)不固定，會(huì)隨機(jī)變化，那么較為容易的判斷出那些是合法用戶，那些是非法用戶。

4 結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展速度日益加快，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信逐漸被無線網(wǎng)絡(luò)所替代，而由于無線網(wǎng)絡(luò)同喜其本身的通信特點(diǎn)，在通信過程中極為容易的被他人所竊聽，從而給個(gè)人、社會(huì)企業(yè)、國家等帶來嚴(yán)重的損失，為了切實(shí)的避免這一竊聽現(xiàn)在，本文主要從物理層面分析了安全技術(shù)的特點(diǎn)、認(rèn)識、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)用情況進(jìn)行了簡單的分析，對當(dāng)前運(yùn)用的較為常見的安全防護(hù)措施進(jìn)行了闡述，以期望能夠促進(jìn)無線通信的發(fā)展。

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