RIS辅助密钥生成协议

静态环境双功能集成

该协议通过RIS元件分区和并行波束成形，在静态环境下同时实现高速密钥生成和高质量通信，解决了现有方法难以兼顾安全和通信性能的问题。

万政 · 黄开枝 · Xu, Xiaoming · Yi, Ming · Wang, Hui Ming · 朱政宇 · 金梁

IEEE Internet of Things Journal 2024

参数信息

密钥生成速率

30.81 bit/s

平均接收功率提升

10.6 dB

技术优势

密钥生成快

通过RIS元件分区并行执行波束成形与随机波束，突破静态环境下信道几乎不随时间变化导致密钥率低的瓶颈，实测静态密钥生成速率达30.81 bit/s。

通信更可靠

同时实现平均接收功率提升10.6 dB，说明在生成密钥的过程中不仅没有牺牲通信质量，反而增强了信号覆盖。

硬件已验证

基于4.9 GHz RIS辅助密钥生成原型系统进行外场测试，包含模块化硬件与灵活软件，证明了协议在实际设备上的可行性。

应用场景

• 物联网安全通信：在传感器等低动态节点间建立对称密钥，无需额外安全硬件。
• 物理层安全：利用RIS调控无线环境，从物理层直接提升密钥容量与通信信噪比。
• 智能反射面辅助通信：以原型系统验证RIS在密钥生成与波束成形的集成可行性。
• 无线保密通信：在静态信道中也能持续生成高速密钥，防止窃听者破解。