CN114040393A - 物理层密钥提取方法、系统、装置、设备及计算机介质 - Google Patents

物理层密钥提取方法、系统、装置、设备及计算机介质 Download PDF

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CN114040393A
CN114040393A CN202111314436.4A CN202111314436A CN114040393A CN 114040393 A CN114040393 A CN 114040393A CN 202111314436 A CN202111314436 A CN 202111314436A CN 114040393 A CN114040393 A CN 114040393A
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熊俊
张晓瀛
高玉威
马东堂
郭登科
曹阔
赵海涛
黄圣春
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Abstract

本申请公开了一种物理层密钥提取方法、系统、装置、设备及计算机存储介质，确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数；基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。本申请结合智能反射面改善密钥提取时的信道环境，部署成本低，且利用智能反射面的随机变化对静态信道进行人为的扰动，增加信道时变性的同时有效消除了多用户信道之间的相关性，能够增加密钥提取过程中的有效信道探测值，提升密钥提取效率；鲁棒性强。本申请的物理层密钥提取系统、装置及计算机介质也解决了相应技术问题。

Description

物理层密钥提取方法、系统、装置、设备及计算机介质
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，更具体地说，涉及物理层密钥提取方法、系统、装置、设备及计算机介质。
背景技术
随着信息时代的到来，无线通信技术发展迅速，特别是物联网(Internet ofThings,IOT)和第五代移动通信(5G)等技术应用的普及化，无线通信网络改变了人们生活的方方面面。然而，电磁空间固有的开放特性使无线通信天然具有脆弱性，这就使得敌方可以非常容易地对其进行攻击。无线通信安全问题一直受到广泛地关注，其中物理层密钥提取技术是无线通信安全领域的一项关键安全技术。合法通信双方之间的公共信道可以作为天然的随机源用于提取一致的共享会话密钥，能够应用于无线通信中信号加扰，信息加密，安全接入等安全技术手段，充分保证无线通信的安全性。
目前可以基于波束赋形，中继转发等手段来进行密钥提取，但其成本开销大，资源消耗多，且鲁棒性差，使得密钥提取效率低。
综上所述，如何提高密钥提取的效率是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种物理层密钥提取方法，其能在一定程度上解决如何提高密钥提取的效率的技术问题。本申请还提供了一种物理层密钥提取系统、装置、设备及计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种物理层密钥提取方法，包括：
确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
随机生成数量与所述接收者的数量相等的智能反射面参数；
基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
优选的，所述确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息，包括：
确定所述目标天线节点与各个所述接收者间的直射路径信道信息及反射路径信道信息。
优选的，所述基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果，包括：
将所述智能反射面参数与所述接收者进行两两配对，得到初始配对结果；
基于所述直射路径信道信息、所述反射路径信道信息及所述智能反射面参数，确定各个所述初始配对结果对应的所述目标天线节点与所述接收者间的信噪比；
按照值最大的所述信噪比对应的所述智能反射面参数与所述接收者配对的规则，基于所述信噪比将所述接收者与所述智能反射面参数一一配对，得到所述目标配对结果。
优选的，所述基于所述直射路径信道信息、所述反射路径信道信息及所述智能反射面参数，确定各个所述初始配对结果对应的所述目标天线节点与所述接收者间的信噪比，包括：
通过信噪比确定公式，基于所述直射路径信道信息、所述反射路径信道信息及所述智能反射面参数，确定各个所述初始配对结果对应的所述目标天线节点与所述接收者间的所述信噪比；
所述信噪比确定公式包括：
Figure BDA0003343191220000021
其中，
Figure BDA0003343191220000022
表示第i个所述接收者与第j个所述智能反射面参数配对后得到的所述初始配对结果所对应的所述信噪比；
Figure BDA0003343191220000023
表示所述目标天线节点与第i个所述接收者间的所述直射路径信道信息；
Figure BDA0003343191220000024
表示所述目标天线节点与第i个所述接收者间的所述反射路径信道信息；Θj表示第j个所述智能反射面参数；N表示所述接收者的总个数。
优选的，所述按照值最大的所述信噪比对应的所述智能反射面参数与所述接收者配对的规则，基于所述信噪比将所述接收者与所述智能反射面参数一一配对，得到所述目标配对结果，包括：
在所述初始配对结果中，将值最大的所述信噪比对应的所述接收者及所述智能反射面参数进行配对，得到所述目标配对结果；
在所述初始配对结果中，删除含有与所述目标配对结果相同数据的配对结果；
返回执行所述在所述初始配对结果中，将值最大的所述信噪比对应的所述接收者及所述智能反射面参数进行配对，得到所述目标配对结果的步骤，直至所述初始配对结果为空。
优选的，所述基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取，包括：
确定各个所述智能反射面参数的部署时隙；
基于所述目标配对结果，将所述部署时隙作为所述智能反射面参数配对的所述接收者的密钥提取时隙；
按照所述密钥提取时隙进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
一种物理层密钥提取系统，包括：
第一确定模块，用于确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
第一生成模块，用于随机生成数量与所述接收者的数量相等的智能反射面参数；
第一配对模块，用于基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
第一提取模块，用于基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
一种物理层密钥提取装置，包括目标天线节点、接收者、智能反射面，且所述智能反射面反射参数的配置状态数大于等于所述接收者的数量；
其中，所述密钥提取装置用于确定所述目标天线节点与各个所述接收者间的信道信息；基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果；基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一所述物理层密钥提取方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述物理层密钥提取方法的步骤。
本申请提供的一种物理层密钥提取方法，确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数；基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。本申请中，结合新型通信材料智能反射面改善密钥提取时的信道环境，部署成本较低，且利用智能反射面的随机变化对静态信道进行人为的扰动，增加信道时变性的同时有效消除了多用户信道之间的相关性，进而能够增加密钥提取过程中的有效信道探测值，使得密钥提取效率得以提升；同时考虑密钥提取时信息交互过程的鲁棒性，根据信道容量将智能反射面的参数配置与各主接收者之间的信道情况进行优化配对，以保证密钥提取时信道交互具有更强的鲁棒性。本申请提供的物理层密钥提取系统、装置及计算机可读存储介质也解决了相应技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法的第一流程图；
图2为目标天线节点、接收者及智能反射面间的关系图；
图3为本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法的第二流程图；
图4是智能反射面辅助下的信道密钥提取时序示意图；
图5是通过仿真验证智能反射面辅助对于多用户信道之间相关性的改善示意图；
图6是通过仿真验证智能反射面辅助对于多用户信道之间相关性的另一改善示意图；
图7是智能反射面辅助下的多用户信道容量对比图；
图8是智能反射面辅助下的多用户初始密钥不一致率对比图；
图9为本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种电子设备的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法的第一流程图。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法，可以包括以下步骤：
步骤S101：确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息。
实际应用中，可以先确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息，以便后续基于该信道信息进行密钥提取。需要说明的是，接收者的数量可以根据实际需要确定，本申请在此不做具体限定。
步骤S102：随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数。
实际应用中，在确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息之后，还需随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数，也即有多少个接收者，便需要随机生成多少个智能反射面参数，其中，智能反射面(Intelligent Reflecting Surface，IRS)上所有反射单元的参数配置，构成了反射面的一个反射状态，也即智能反射面参数，其值可以根据实际需要来确定。且目标天线节点与接收者的工作模式均为半双工时分工作模式等。
需要说明的是，本申请中在进行接收者与目标天线节点间密钥提取的过程中，引入了智能反射面，假设目标天线节点用Alice表示，接收者用Bob表示，则目标天线节点、接收者及智能反射面间的关系可以参阅图2。
步骤S103：基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果。
步骤S104：基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
实际应用中，在随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数之后，便可以基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果，这样，便可以基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取，也即基于智能反射面来进行目标天线节点与接收者间的密钥提取，为了便于理解，假设目标配对结果为智能反射面参数11与接收者10相配对，则在智能反射面参数11起作用的过程中，接收者10可以通过智能反射面参数11对应的反射单元来从目标天线节点处提取密钥。
本申请提供的一种物理层密钥提取方法，确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数；基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。本申请中，结合新型通信材料智能反射面改善密钥提取时的信道环境，部署成本较低，且利用智能反射面的随机变化对静态信道进行人为的扰动，增加信道时变性的同时有效消除了多用户信道之间的相关性，进而能够增加密钥提取过程中的有效信道探测值，使得密钥提取效率得以提升；同时考虑密钥提取时信息交互过程的鲁棒性，根据信道容量将智能反射面的参数配置与各主接收者之间的信道情况进行优化配对，以保证密钥提取时信道交互具有更强的鲁棒性。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法的第二流程图。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法，可以包括以下步骤：
步骤S201：确定目标天线节点与各个接收者间的直射路径信道信息及反射路径信道信息。
实际应用中，目标天线节点与各个接收者间的信道信息可以包括直射路径信道信息及反射路径信道信息，直射路径信道信息也即由目标天线节点直接到达接收者的信道信息，反射路径信道信息也即由目标天线节点经由智能反射面反射后到达接收者的信道信息，其类型及结果均可以根据实际需要确定。
步骤S202：随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数。
步骤S203：将智能反射面参数与接收者进行两两配对，得到初始配对结果。
步骤S204：基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比。
实际应用中，在基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果的过程中，可以先将智能反射面参数与接收者进行两两配对，得到初始配对结果，比如接收者的数量为16，则初始配对结果为16个接收者与16个智能反射面参数间的两两配对结果，共有256对；并且在得到初始配对结果之后，基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比，以便基于信噪比确定目标配对结果。
具体应用场景中，在基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比的过程中，为了提高运算效率，可以通过信噪比确定公式，基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；
信噪比确定公式包括：
Figure BDA0003343191220000071
其中，
Figure BDA0003343191220000072
表示第i个接收者与第j个智能反射面参数配对后得到的初始配对结果所对应的信噪比；
Figure BDA0003343191220000073
表示目标天线节点与第i个接收者间的直射路径信道信息；
Figure BDA0003343191220000081
表示目标天线节点与第i个接收者间的反射路径信道信息；Θj表示第j个智能反射面参数；N表示接收者的总个数。
步骤S205：按照值最大的信噪比对应的智能反射面参数与接收者配对的规则，基于信噪比将接收者与智能反射面参数一一配对，得到目标配对结果。
实际应用中，在确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比之后，便可以按照值最大的信噪比对应的智能反射面参数与接收者配对的规则，基于信噪比将接收者与智能反射面参数一一配对，得到目标配对结果。
具体应用场景中，在按照值最大的信噪比对应的智能反射面参数与接收者配对的规则，基于信噪比将接收者与智能反射面参数一一配对，得到目标配对结果的过程中，可以在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果；在初始配对结果中，删除含有与目标配对结果相同数据的配对结果；返回执行在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果的步骤，直至初始配对结果为空。
步骤S206：基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
请参阅图4，图4是智能反射面辅助下的信道密钥提取时序示意图。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法中，在基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取的过程中，可以确定各个智能反射面参数的部署时隙；基于目标配对结果，将部署时隙作为智能反射面参数配对的接收者的密钥提取时隙；按照密钥提取时隙进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
为了便于理解本申请提供的物理层密钥提取方法的效果，现通过仿真实验进行验证，仿真实验假设信道为准静态信道，多用户密钥提取在一个相干时间内，各用户直射信道之间高度相关，皮尔逊相关系数为0.9。同时，仿真对比了两种经典的智能反射面参数配置变换模式，分别是连续高斯型变换，即Θj～CN(0,σ)，
Figure BDA0003343191220000082
以及离散型二元变换，即
Figure BDA0003343191220000091
本申请同时与随机配对方法以及无智能反射面两种情况进行了性能对比，其中随机排序算法主要是将生成的智能反射面参数配置随机分配给每个用户。
请参阅图5和图6，图5和图6是通过仿真验证智能反射面辅助对于多用户信道之间相关性的改善。用户间信道相关性越强，意味着其整体密钥容量将大大降低。可以看出与无智能反射面系统相比，IRS辅助系统的Bobs之间的相关性大大降低，间接证明本申请能够有效提高整体密钥提取效率和密钥安全性。同时还可以发现，在两种参数配置模式下，当反射元件达到20左右时，信道的扰动趋于平滑，而且离散模式对信道的扰动程度相对较低。
请参阅图7，图7是智能反射面辅助下的多用户信道容量对比图。左图比较了不同信噪比下的信道容量，可以看出，与没有IRS的系统相比，IRS辅助系统的信道容量有了很大的提高，这意味着本申请保证了密钥提取过程中信息交换可靠性的提高。还可以发现，本申请配对方法相对于随机配对的性能更好，并且连续IRS模式可以保证更高的信息交互鲁棒性。接下来，在右图中分析了反射元件数M对信道容量的影响，由此可以看到，随着IRS规模的增加，信道容量持续增加，且上升趋势趋于平稳。此外，还可以发现，连续模式基本上是离散模式性能的上限。
请参阅图8，图8是智能反射面辅助下的多用户初始密钥不一致率对比图，初始密钥不一致率的升高将导致后续信息协商的成本升高，如果其不一致率超过了后续信息协商纠错能力，将导致密钥不可用等严重问题。可以看到，与无智能反射面系统相比，智能反射面辅助的系统密钥不一致率大大降低。同时可以发现，本申请配对方法的密钥不一致率优于随机配对算法。这意味着本申请可以以较低的密钥不一致率获得初始信道密钥，使得密钥提取过程中更容易实现信息协调，进一步提高密钥生成效率。
请参阅图9，图9为本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统的结构示意图。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统，包括：
第一确定模块101，用于确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
第一生成模块102，用于随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数；
第一配对模块103，用于基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
第一提取模块104，用于基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统，第一确定模块可以包括：
第一确定单元，用于确定目标天线节点与各个接收者间的直射路径信道信息及反射路径信道信息。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统，第一配对模块可以包括：
第一配对单元，用于将智能反射面参数与接收者进行两两配对，得到初始配对结果；
第二确定单元，用于基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；
第二配对单元，用于按照值最大的信噪比对应的智能反射面参数与接收者配对的规则，基于信噪比将接收者与智能反射面参数一一配对，得到目标配对结果。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统，第二确定单元可以具体用于通过信噪比确定公式，基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；
信噪比确定公式包括：
Figure BDA0003343191220000101
其中，
Figure BDA0003343191220000102
表示第i个接收者与第j个智能反射面参数配对后得到的初始配对结果所对应的信噪比；
Figure BDA0003343191220000103
表示目标天线节点与第i个接收者间的直射路径信道信息；
Figure BDA0003343191220000104
表示目标天线节点与第i个接收者间的反射路径信道信息；Θj表示第j个智能反射面参数；N表示接收者的总个数。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统，第二配对单元可以具体用于：在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果；在初始配对结果中，删除含有与目标配对结果相同数据的配对结果；返回执行在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果的步骤，直至初始配对结果为空。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统，第一提取模块可以包括：
第三确定单元，用于确定各个智能反射面参数的部署时隙；
第一设置单元，用于基于目标配对结果，将部署时隙作为智能反射面参数配对的接收者的密钥提取时隙；
第一提取单元，用于按照密钥提取时隙进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取装置，可以包括目标天线节点、接收者、智能反射面，且智能反射面反射参数的配置状态数大于等于接收者的数量；
其中，密钥提取装置用于确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
本申请提供的物理层密钥提取装置中的相关描述可以参阅上述实施例，在此不再赘述。
本申请还提供了一种电子设备及计算机可读存储介质，其均具有本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法具有的对应效果。请参阅图10，图10为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如下步骤：
确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数；
基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如下步骤：确定目标天线节点与各个接收者间的直射路径信道信息及反射路径信道信息。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如下步骤：将智能反射面参数与接收者进行两两配对，得到初始配对结果；基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；按照值最大的信噪比对应的智能反射面参数与接收者配对的规则，基于信噪比将接收者与智能反射面参数一一配对，得到目标配对结果。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如下步骤：通过信噪比确定公式，基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；
信噪比确定公式包括：
Figure BDA0003343191220000121
其中，
Figure BDA0003343191220000122
表示第i个接收者与第j个智能反射面参数配对后得到的初始配对结果所对应的信噪比；
Figure BDA0003343191220000123
表示目标天线节点与第i个接收者间的直射路径信道信息；
Figure BDA0003343191220000124
表示目标天线节点与第i个接收者间的反射路径信道信息；Θj表示第j个智能反射面参数；N表示接收者的总个数。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如下步骤：在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果；在初始配对结果中，删除含有与目标配对结果相同数据的配对结果；返回执行在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果的步骤，直至初始配对结果为空。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如下步骤：确定各个智能反射面参数的部署时隙；基于目标配对结果，将部署时隙作为智能反射面参数配对的接收者的密钥提取时隙；按照密钥提取时隙进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
请参阅图11，本申请实施例提供的另一种电子设备中还可以包括：与处理器202连接的输入端口203，用于传输外界输入的命令至处理器202；与处理器202连接的显示单元204，用于显示处理器202的处理结果至外界；与处理器202连接的通信模块205，用于实现电子设备与外界的通信。显示单元204可以为显示面板、激光扫描使显示器等；通信模块205所采用的通信方式包括但不局限于移动高清链接技术(HML)、通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、无线连接：无线保真技术(WiFi)、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
随机生成数量与接收者的数量相等的智能反射面参数；
基于智能反射面参数及信道信息，将智能反射面参数和接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
基于目标配对结果，进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：确定目标天线节点与各个接收者间的直射路径信道信息及反射路径信道信息。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：将智能反射面参数与接收者进行两两配对，得到初始配对结果；基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；按照值最大的信噪比对应的智能反射面参数与接收者配对的规则，基于信噪比将接收者与智能反射面参数一一配对，得到目标配对结果。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：通过信噪比确定公式，基于直射路径信道信息、反射路径信道信息及智能反射面参数，确定各个初始配对结果对应的目标天线节点与接收者间的信噪比；
信噪比确定公式包括：
Figure BDA0003343191220000141
其中，
Figure BDA0003343191220000142
表示第i个接收者与第j个智能反射面参数配对后得到的初始配对结果所对应的信噪比；
Figure BDA0003343191220000143
表示目标天线节点与第i个接收者间的直射路径信道信息；
Figure BDA0003343191220000144
表示目标天线节点与第i个接收者间的反射路径信道信息；Θj表示第j个智能反射面参数；N表示接收者的总个数。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果；在初始配对结果中，删除含有与目标配对结果相同数据的配对结果；返回执行在初始配对结果中，将值最大的信噪比对应的接收者及智能反射面参数进行配对，得到目标配对结果的步骤，直至初始配对结果为空。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：确定各个智能反射面参数的部署时隙；基于目标配对结果，将部署时隙作为智能反射面参数配对的接收者的密钥提取时隙；按照密钥提取时隙进行目标天线节点与接收者间的密钥提取。
本申请所涉及的计算机可读存储介质包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本申请实施例提供的一种物理层密钥提取系统、装置、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明请参见本申请实施例提供的一种物理层密钥提取方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种物理层密钥提取方法，其特征在于，包括：
确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
随机生成数量与所述接收者的数量相等的智能反射面参数；
基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息，包括：
确定所述目标天线节点与各个所述接收者间的直射路径信道信息及反射路径信道信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果，包括：
将所述智能反射面参数与所述接收者进行两两配对，得到初始配对结果；
基于所述直射路径信道信息、所述反射路径信道信息及所述智能反射面参数，确定各个所述初始配对结果对应的所述目标天线节点与所述接收者间的信噪比；
按照值最大的所述信噪比对应的所述智能反射面参数与所述接收者配对的规则，基于所述信噪比将所述接收者与所述智能反射面参数一一配对，得到所述目标配对结果。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述直射路径信道信息、所述反射路径信道信息及所述智能反射面参数，确定各个所述初始配对结果对应的所述目标天线节点与所述接收者间的信噪比，包括：
通过信噪比确定公式，基于所述直射路径信道信息、所述反射路径信道信息及所述智能反射面参数，确定各个所述初始配对结果对应的所述目标天线节点与所述接收者间的所述信噪比；
所述信噪比确定公式包括：
Figure FDA0003343191210000021
其中，
Figure FDA0003343191210000022
表示第i个所述接收者与第j个所述智能反射面参数配对后得到的所述初始配对结果所对应的所述信噪比；
Figure FDA0003343191210000023
表示所述目标天线节点与第i个所述接收者间的所述直射路径信道信息；
Figure FDA0003343191210000024
表示所述目标天线节点与第i个所述接收者间的所述反射路径信道信息；Θj表示第j个所述智能反射面参数；N表示所述接收者的总个数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照值最大的所述信噪比对应的所述智能反射面参数与所述接收者配对的规则，基于所述信噪比将所述接收者与所述智能反射面参数一一配对，得到所述目标配对结果，包括：
在所述初始配对结果中，将值最大的所述信噪比对应的所述接收者及所述智能反射面参数进行配对，得到所述目标配对结果；
在所述初始配对结果中，删除含有与所述目标配对结果相同数据的配对结果；
返回执行所述在所述初始配对结果中，将值最大的所述信噪比对应的所述接收者及所述智能反射面参数进行配对，得到所述目标配对结果的步骤，直至所述初始配对结果为空。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取，包括：
确定各个所述智能反射面参数的部署时隙；
基于所述目标配对结果，将所述部署时隙作为所述智能反射面参数配对的所述接收者的密钥提取时隙；
按照所述密钥提取时隙进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
7.一种物理层密钥提取系统，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定目标天线节点与各个接收者间的信道信息；
第一生成模块，用于随机生成数量与所述接收者的数量相等的智能反射面参数；
第一配对模块，用于基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果；
第一提取模块，用于基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
8.一种物理层密钥提取装置，其特征在于，包括目标天线节点、接收者、智能反射面，且所述智能反射面反射参数的配置状态数大于等于所述接收者的数量；
其中，所述密钥提取装置用于确定所述目标天线节点与各个所述接收者间的信道信息；基于所述智能反射面参数及所述信道信息，将所述智能反射面参数和所述接收者进行一一配对，得到目标配对结果；基于所述目标配对结果，进行所述目标天线节点与所述接收者间的密钥提取。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述密钥提取方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述密钥提取方法的步骤。
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