ارزيابي امنيت طرح تزريق متقابل فاز تصادفي جهت توليد كليد مخفي در ارتباطات نقطه به نقطه ايستا

طرح‌هاي توليد كليد مخفي لايه فيزيكي، در ارتباطات نقطه به نقطه ايستا، معمولاً دو چالش جدي دارند: 1) نرخ پايين توليد كليد، به دليل كم بودن آنتروپي اطلاعات حالت كانال و 2) آسيب‌پذيري‌‌ امنيتي در نواحي غير مجاور، به دليل همبستگي فضايي. براي رفع چالش اول مي‌توان از طرح‌‌هاي مبتني بر مولدهاي‌ تصادفي محلي استفاده كرد. يكي از اين طرح‌ها، طرح تزريق متقابل فاز تصادفي است كه در آن، سيگنال‌هاي كاوش كانال با فاز تصادفي، بين طرفين مبادله مي‌شود. در اين مقاله، امنيت طرح‌ مذكور در يك پيوند نقطه به نقطه ايستا با رويكرد محرمانگي هندسي مورد بازنگري قرار مي‌گيرد. بدين منظور، نواحي آسيب‌پذير و نواحي محرمانه مشخص شده و سپس يك رابطه بسته‌ براي احتمال خطاي كليد ارائه مي‌شود. همچنين با تحليل آنتروپي، ميزان ابهام شنودگر در مورد كليد محاسبه شده است كه نتايج تحليلي نشان مي‌دهد در محيط‌هاي ايستا، اين معيار بسيار كم است. به‌منظور رفع اين نقطه ضعف، در اين مقاله ايده كاوش كانال روي چندين فركانس حامل - به جاي يك فركانس پيشنهاد شده است. هدف از اين ايده، پوياسازي فاز كانال معادل است كه منجر به افزايش قابل توجه آنتروپي كليد مي‌گردد. به‌عنوان مثال، نتايج تحليلي نشان مي‌دهد كه در محيط‌هاي ايستا اگر از كوانتيزاسيون تك بيت استفاده شود، ابهام شنودگر در خصوص كليد، برابر است با تعداد فركانس‌هاي حامل متفاوتي كه در مرحله كاوش كانال استفاده مي‌شود؛ بنابراين اگر كاوش كانال بر روي يك فركانس انجام شود، ابهام شنودگر در مورد كليد، فقط يك بيت خواهد بود در حالي كه اگر از ايده پيشنهادي استفاده شود، ابهام شنودگر چندين برابر خواهد شد. همچنين نتايج شبيه‌سازي‌ نشان مي‌دهد در صورت كاوش كانال روي چند فركانس حامل، نواحي آسيب‌پذير كاهش و نواحي محرمانه افزايش مي‌يابد. در انتهاي مقاله، پيشنهاداتي جهت ادامه فعاليت‌هاي تحقيقاتي در اين زمينه ارائه شده است.