Authentication Against a Myopic Adversary
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；University of Wisconsin-Eau Claire（威斯康星大学欧克莱尔分校）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军研究开发中心陆军研究实验室）；New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院）
本文针对短视对手场景下的无密钥认证，提出可覆写性条件，证明非可覆写时随机编码认证容量为正，并给出确定性编码的充分条件。
2026-10-02 cs.IT math.IT
Multi-message Authentication over Noisy Channel with Secure Channel Codes
在本文中，我们研究了多消息认证，以打击具有无限计算能力的对手。提出了一种基于窃听信道$(W_1,W_2)$的认证框架，以实现具有相同密钥的信息理论安全。所提出的框架桥接了物理层（PHY）安全的两个研究领域：安全传输和消息认证。具体地，发送方Alice首先通过具有纠错码的$(W_1,W_2)$向接收方Bob发送消息$M$;然后Alice采用散列函数（即，$\varepsilon$ -AWU $_2$散列函数）来使用密钥$K$生成消息$M$的消息标签$S$，并且通过利用具有指数小（在码长$n$上）平均错误概率的现有强安全信道编码来将$S$编码为码字$X^n$;最后，Alice通过$(W_1,W_2)$将$X^n$发送给Bob，Bob认证所接收的消息。我们开发了一个定理的要求/条件的认证框架是信息理论上的安全认证的多项式数量的消息在$n$。在此基础上，提出了一个能够保证安全性要求的认证协议，并证明了当$n$趋于无穷大时，其认证率可以趋于无穷大。在此基础上，利用基于\emph{Linear Feedback Shifting Register}（LFSR）的哈希函数和强安全极化码，设计并实现了一种基于二进制对称窃听信道（BSWC）的高效可行的认证协议.通过大量的实验表明，该协议可以实现低时间开销，高认证率，低认证错误率。
2017-08-09 cs.CR cs.IT math.IT
Authentication over Arbitrarily Varying Channels with Causal Adversaries
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
该研究针对带因果对手的离散无记忆任意可变信道，证明其认证容量正性条件，提出“等待-覆盖”攻击，构造正码率码并结合鞅论证，区分不同对手场景的认证容量特性。
2026-09-01 cs.IT math.IT
Hybrid Channel- and Coding-Based Challenge-Response Physical-Layer Authentication
提出一种结合瞬时CSI与共享密钥的物理层认证机制，通过窃听编码与信道配置检查实现认证，并研究导频信号与编码率的权衡以提升安全性。
2025-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Secret key authentication capacity region, Part I: average authentication rate
研究了秘密密钥认证容量域。具体而言，重点是一个模型，其中源必须通过对手控制的信道传输信息，对手，在源的传输之前，决定是否要替换目的地的观察与任意一个他们选择（希望有目的地接受一个错误的消息）。为了对抗对手，源和目的地共享一个秘密密钥，它们可以使用该密钥来保证经过认证的通信。这里的秘密密钥认证容量区域于是被定义为联合可实现的消息速率、认证速率和密钥消耗速率的区域（即，需要多少比特的秘密密钥）。这是两部分研究中的第一部分，这两部分在如何测量身份验证率方面有所不同。在这第一项研究中，认证率是衡量传统的度量的最大期望概率的错误认证。对于这个度量，我们提供了一个内界，改进了现有的文献中。这是通过以新颖的方式采用和合并不同的经典技术来实现的。在这些经典技术中，一种技术直接从有噪声的通信信道中获得认证能力，而另一种技术直接从模糊源中获得其认证能力。
2020-01-06 cs.IT math.IT
Message Authentication Code over a Wiretap Channel
消息认证码（MAC）是密钥函数$f_K$，使得当与Bob共享秘密$K$的Alice向后者发送$f_K(M)$时，Bob将确保$M$的完整性和真实性。传统上，假设信道是无噪声的。然而，Maurer表明，在这种情况下，攻击者可以在验证$\ell$消息后以$2^{-\frac{H(K)}{\ell+1}}$的概率成功。在本文中，我们考虑设置的通道是嘈杂的。具体地，Alice和Bob通过离散无记忆信道（DMC）$W_1$和无噪声但不安全的信道连接。此外，攻击者Oscar通过DMC $W_2$与Alice连接，并通过无噪声信道与Bob连接。在这种情况下，我们研究的框架，发送$M$无噪声信道和传统的MAC $f_K(M)$信道$(W_1, W_2)$。我们把有噪声的信道看作是一种昂贵的资源，并将认证率$ρ_{auth}$定义为消息长度与$W_1$使用的信道数$n$的比值。该框架的安全性取决于用于$f_K(M)$的信道编码方案。自然编码方案是使用Csiszár和Körner的保密容量实现码。直觉上，这也是最优策略。然而，我们提出了一个编码方案，实现了更高的$ρ_{auth}.$我们的关键点，这是在保密能力设置，鲍勃需要恢复$f_K(M)$，而在我们的编码方案，这是没有必要的。如何在不恢复$f_K(M)$的情况下检测攻击是本文的主要贡献。我们通过随机编码技术来实现这一点。
2015-05-29 cs.CR cs.IT math.IT
Secret-Key Agreement Using Physical Identifiers for Degraded and Less Noisy Authentication Channels
本文针对基于物理标识的密钥协商协议，证明在退化和低噪声认证信道下仅需一个辅助随机变量即可表达容量区域，并给出二进制与高斯源的闭式解及数值分析。
2025-03-11 cs.CR cs.IT math.IT
Private Authentication with Physical Identifiers Through Broadcast Channel Measurements
一个基本模型的生物特征或物理标识符的密钥协议扩展到包括通过一般的广播信道（BC）的隐藏源的测量。强保密性，最大的密钥速率，最小的隐私泄漏和数据库存储率的内界。内界被证明是紧的物理退化和噪声较小的BC。
2020-03-04 cs.CR cs.IT cs.MM
On the Achievable Error Region of Physical Layer Authentication Techniques over Rayleigh Fading Channels
对于一个物理层的消息认证过程的基础上获得的信道估计从接收到的消息的比较，我们专注于类型I/II错误概率区域的外边界。信道估计被建模为多变量高斯向量，我们假设攻击者只有一些边信息的信道估计，他不知道直接。我们推导出的攻击策略，提供了最严格的边界上的错误区域，给定的统计信息的边。这原来是一个零均值，圆对称高斯密度，其相关矩阵可以通过求解约束优化问题。我们提出一个迭代算法来求解它：从松弛问题的封闭解出发，通过投影得到一个初始可行解，然后通过迭代过程来寻找问题的不动点解.数值结果表明，对于感兴趣的情况下，迭代方法收敛，摄动分析表明，找到的解决方案是一个局部极小值。
2014-04-18 cs.CR cs.IT math.IT
Keyless authentication in the presence of a simultaneously transmitting adversary
如果Alice必须通过与敌对的Eve共享的信道与Bob通信，那么Bob必须能够验证消息的真实性。特别是，我们考虑的模型，其中爱丽丝和夏娃共享一个离散的无记忆多址接入信道与鲍勃，从而允许同时传输从爱丽丝和夏娃。通过传统的随机编码参数，我们证明了一个内界的速率，爱丽丝可以传输，同时仍然授予鲍勃的能力进行身份验证。此外，尽管Alice和Bob缺少预共享密钥，并且允许Eve事先知道Alice和Bob共享的码本以及Alice发送的消息，但这是可以实现的。
2016-09-29 cs.IT math.IT
On Authentication against a Myopic Adversary using Stochastic Codes
本文研究离散任意变化信道上的认证通信，证明容量具有二分性，并给出在信道随机退化时容量为正的充分条件，通过联系独立认证问题实现。
2023-05-12 cs.IT math.IT
Composable, Unconditionally Secure Message Authentication without any Secret Key
我们考虑一种设置，其中从Alice到Bob的信道比从Eve到Bob的信道噪声更小。我们发现，存在编码和解码，同时完成纠错和认证，也就是说，鲍勃是能够正确解码来自爱丽丝的消息，并拒绝来自夏娃的消息具有很高的概率。该系统不需要在Alice和Bob之间共享任何秘密密钥，提供了信息论安全性，并且可以在任意上下文中安全地与其他协议组合。
2018-04-05 cs.CR cs.IT math.IT
Smart Channel State Information Pre-processing for Joint Authentication and Secret Key Distillation
虽然关于基于RF指纹识别的认证和密钥提取的文献很多，但这两个主题通常被分开研究。在本文中，从观察无线信道是一个复合的，确定性/随机过程，我们提出了一个功率域分解，允许同时执行这两项任务。我们设计了智能预处理方案，将信道状态信息（CSI）观测向量分解为“可预测”和“不可预测”的组件。前者，主要是由于大规模衰落，可用于通过RF指纹节点认证。后者，主要是由于小尺度衰落，可以用于语义安全的密钥生成（SKG）。为了进行分解，我们提出：（i）指纹“可分性”标准，通过最大化的经验指纹措施之间的总变化距离表示;（ii）在不同的用户收集的观察的统计独立性度量，通过归一化版本的$d$维希尔伯特施密特独立性标准（dHSIC）检验统计量表示。我们提出了两个明确的实现，使用主成分分析（PCA）和内核PCA和黑盒，无监督学习，使用自动编码器。我们对合成和真实CSI数据集的实验表明，RF指纹识别和SKG的结合，以及明确的安全保证，在未来几代无线中是切实可行的。
2022-06-01 cs.CR cs.IT eess.SP
Security Analysis of RIS-Assisted Physical-Layer Authentication Over Multipath Channels
ETIS UMR 8051, CYU, ENSEA, CNRS；University of Padova（帕多瓦大学）；Università Politecnica delle Marche（马尔凯理工大学）
研究多径信道上RIS辅助物理层认证安全性，推导攻击者最优策略，分析信道不可区分条件，发现单天线攻击者在多径信道无法满足条件，单路径视距条件下可冒充合法发送者，并进行数值验证和安全性评估。
2026-07-07 cs.CR cs.IT math.IT
Secret key authentication capacity region, Part II: typical authentication rate
研究了秘密密钥认证容量域。具体而言，重点是一个模型，其中源必须通过对手控制的信道传输信息，对手，在源的传输之前，决定是否要替换目的地的观察与任意一个他们选择（希望有目的地接受一个错误的消息）。为了对抗对手，源和目的地共享一个秘密密钥，它们可以使用该密钥来保证经过认证的通信。这里的秘密密钥认证容量区域于是被定义为联合可实现的消息速率、认证速率和密钥消耗速率的区域（即，需要多少比特的秘密密钥）。这是两部分研究中的第二部分，其中的研究通过如何测量身份验证率来分开。在这里，认证率是通过错误接受的最大概率的最小值来测量的，其中最小化是在对手处的所有高度可能的观测子集上。也就是说，将错误认证的最大概率视为对手观察的函数，并将对手的观察视为随机变量。然后，将认证率测量为最小数，对于该最小数，错误认证的最大概率大于所述数的概率是任意小的。这被称为典型认证，因为它只需要考虑对抗性的观察，这是典型的传输。在此措施下的认证匹配的内部和外部边界确定。
2020-01-06 cs.IT math.IT
Quantum authentication with key recycling
我们证明了[Barnum等人，FOCS 2002]可用于构造安全的量子信道，并且如果消息被成功认证，则另外回收所有的秘密密钥，并且如果检测到篡改，则回收部分密钥。我们给出了一个完整的安全性证明，构造的安全信道只给不安全的噪声信道和一个共享的秘密密钥。我们还证明了回收的密钥位的数量对于这类协议是最优的，即，存在一种对抗策略来获得所有非再循环比特。以前的工作回收较少的密钥，只给出了部分的安全性证明，因为他们没有考虑所有可能的干扰（环境），可以用来区分从理想的安全量子信道和秘密密钥资源的真实设置。
2017-03-29 cs.CR cs.IT math.IT
Physical Layer Security: Authentication, Integrity and Confidentiality
物理层安全（PLS）的目标是利用物理层的属性，包括无线通信介质和收发器硬件，以实现安全通信的关键方面。具体地，PLS可以用于提供i）节点认证，ii）消息认证，以及iii）消息机密性。与所有基于计算安全性的相应经典密码方法不同，PLS的附加优势在于它基于信息理论安全性，其中假设对手的计算能力没有限制，因此本质上是量子抵抗的。在这次调查中，我们回顾了PLS的上述基本方面，从节点认证，移动到信息完整性的信息理论表征，最后，讨论消息的机密性，无论是在秘密密钥生成从共享的随机性和从窃听通道的角度来看。本次审查的目的是提供一个全面的路线图，作者和其他贡献者的重要相关结果，并讨论开放的问题，PLS在第六代系统的适用性。
2020-01-20 cs.IT math.IT
On the Effective Capacity of an Underwater Acoustic Channel under Impersonation Attack
研究了认证对水声信道有效容量的影响。具体而言，UWA信道受到存在于合法节点对（Alice和Bob）附近的恶意节点（Eve）的冒充攻击; Eve试图通过使Bob相信她确实是Alice来将其恶意数据注入系统。为了阻止Eve的冒充攻击，Bob利用发送节点的距离作为特征/指纹，在物理层执行基于特征的认证。由于在Bob处的认证，由于在发送节点（Alice或Eve）处缺乏信道知识，并且由于基于阈值的解码误差模型，所考虑的系统的相关动态可以由马尔可夫链（MC）建模。因此，我们计算状态转移概率的MC，和时刻生成函数的服务过程对应于每个状态。这使我们能够得到一个封闭形式的表达EC的认证参数。此外，我们计算的最佳传输速率（在爱丽丝）通过梯度下降（GD）技术和人工神经网络（ANN）的方法。仿真结果表明，在严格的认证约束（即，更多的假警报和更多的传输由夏娃）。仿真结果还表明，（最佳传输速率）性能的人工神经网络技术是相当接近的GD方法。
2020-02-12 cs.CR cs.IT eess.SP
Nonlinear RF Fingerprints Authentication for OFDM Wireless Devices based on Demodulated Symbols
射频指纹（RFF）认证是物理层信息安全的一种方法，它利用发送方的硬件特征来识别发送方的真实身份。为了提高基于固定长度前导的RFF的性能，针对QPSK比特映射方案的无线OFDM设备，提出了一种基于有效载荷符号的非线性RFF认证方法。该通信系统被建模为一个包含非线性发射机和无线多径衰落信道的Hammerstein系统。提出了一种基于正交多项式的参数分离方法，用于Hammerstein系统的参数估计。首先利用Hammerstein系统参数分离技术，利用训练信号估计出线性参数，用于补偿线性信道对后续有效载荷符号解调的不利影响。解调后的有效载荷符号进一步用于再次使用Hammerstein系统参数分离技术来估计发射机的非线性系数，其被用作用于QPSK-OFDM设备的认证的新RFF。数值实验表明，该方法是可行的。该方法也可以推广到其他比特映射方案的OFDM信号。
2021-04-01 cs.CR cs.IT math.IT
Lightweight authentication for quantum key distribution
量子密钥分发（QKD）使得能够使用量子信道和可信公共信道在不同方之间进行无条件安全的通信。减少在认证过程中消耗的量子生成密钥的部分对于提高QKD系统的性能具有重要意义。在目前的工作中，我们开发了一个轻量级的认证协议的QKD的基础上的“乒乓”方案的真实性检查的QKD。该方案的一个重要特征是在每个QKD后处理轮期间仅生成和发送一个认证标签。对于标签生成的目的，我们设计了一个无条件安全的过程的基础上的概念，密钥回收。该过程基于几乎通用的$_2$多项式散列、XOR通用$_2$ Toeplitz散列和一次性密码本（OTP）加密的组合。我们演示了如何最小化OTP加密所需的回收密钥的长度和身份验证密钥的大小。因此，在实际情况下，用于认证目的的量子生成的秘密密钥的部分低于1%。最后，我们提供了一个完整的量子密钥增长过程中的安全性分析的框架下，普遍组合安全。
2020-09-23 cs.CR cs.IT math.IT
Comparison of Statistical and Machine Learning Techniques for Physical Layer Authentication
Università Politecnica delle Marche（马尔凯理工大学）
在本文中，我们考虑在物理层的认证，其中的认证的目的是区分一个合法的恳求者从攻击者的一组并行的无线信道，这是受时变衰落的特性的基础上。此外，攻击者的信道与请求者的信道具有空间相关性。在这种情况下，我们评估和比较不同的方法在不同的信道条件下实现的性能。我们首先考虑使用两种不同的统计决策方法，我们证明，使用大量的参考（在信道估计的形式）受不同程度的时变衰落是没有好处的，从安全的角度来看。然后，我们考虑基于机器学习的分类方法。为了面对最坏的情况下，在训练过程中没有伪造的消息提供的一个训练器，我们考虑一类分类器。相反，当训练集包括一些伪造的消息时，我们采用更传统的二进制分类器，考虑这些消息是否被标记的情况。对于后一种情况，我们利用聚类算法来标记训练集。最近邻（NN）和支持向量机（SVM）分类技术的性能进行了评估。通过数值例子，我们表明，在相同的虚警概率下，一类分类（OCC）算法实现了最低的漏检概率时，一个小的空间相关性存在于主通道和对手的，而统计方法是有利的，当两个通道之间的空间相关性是大的。
2020-11-10 cs.CR cs.IT cs.LG
Error correction, authentication, and false acceptance, probabilities for communication over noisy quantum channels: converse upper bounds on the bit transmission rate
本文针对噪声量子信道上的经典比特码字通信，推导出比特传输速率的严格上界，该上界依赖于字母表大小和剪枝过程，有助于分类协议悖论并构造抗噪纠错码，同时实现纠错最大化与误接受最小化。
2026-09-15 cs.IT math.IT math.PR
Approximation-based Threshold Optimization from Single Antenna to Massive SIMO Authentication
在无线传感器网络中，收集来自各种传感器的数据以估计过程系统的系统状态。然而，对手的目标是扭曲系统状态估计，为此他们可能会渗透传感器或在环境中放置额外的设备。为了验证接收到的过程值，可以联合评估来自不同传感器的测量的完整性和来自每个传感器的通道测量的时间完整性。为此，我们设计了一个安全协议，其中使用卡尔曼滤波器来预测系统状态和信道状态值，并通过假设检验来验证接收到的数据。我们从理论上分析的对抗成功概率和可靠性率在假设检验中获得两种方式，卡方近似和高斯近似的基础上。这两个近似分别对小数据向量和大数据向量是精确的。高斯近似适用于分析大规模单输入多输出（SIMO）设置。为了获得额外的见解，近似进一步适应的情况下，发生在大规模SIMO衰落信道的信道硬化。由于攻击者总是寻找系统的最薄弱点，因此需要一个时间常数安全级别。为了提供这样的服务，近似值被用来提出用于假设检验的时变阈值，其近似地达到恒定的安全级别。数值结果表明，一个恒定的安全级别只能通过一个时变的阈值选择，而一个恒定的阈值导致时变的安全级别。
2022-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Biometric and Physical Identifiers with Correlated Noise for Controllable Private Authentication
研究了在源序列具有隐私和存储约束条件下的基于密钥的认证问题。在认证过程中的标识符测量通道被假定为通过成本约束的动作序列是可控的。单字母的内部和外部边界的密钥泄漏存储成本的区域推导出一个经典的两终端密钥协商模型的推广与窃听者观察到的序列是相关的合法终端观察到的序列。该模型的补充是，编码器观察到一个嘈杂的版本的远程源，和嘈杂的输出和远程源输出与动作序列一起作为输入的测量通道在解码器。因此，在编码器和解码器测量上的噪声分量之间引入相关性。将由编码器产生秘密密钥的模型扩展到随机化模型，其中秘密密钥被嵌入到编码器中。结果与几种用户和设备认证场景相关，包括具有提供多样性和复用增益的多个测量的物理和生物特征标识符。为了说明的速率区域的行为，可实现的（秘密密钥速率，存储速率，成本）元组给出的二进制标识符和测量通道，可以表示为二进制对称子信道的混合物。从使用一个动作序列，如一个大的秘密密钥速率在一个显着的小硬件成本的收益，示出了激励使用低复杂度的变换编码算法与成本约束的行动。
2020-07-23 cs.CR cs.IT cs.MM
Send the Key in Cleartext: Halving Key Consumption while Preserving Unconditional Security in QKD Authentication
QTI S.r.l.（QTI有限公司）；Telsy S.p.A.（Telsy公司）；Department of Computer Science, University of Copenhagen（哥本哈根大学计算机科学系）；National Institute of Optics National Research Council (INO–CNR)（国家光学研究所（意大利国家研究委员会））；Department of Physics and Astronomy, University of Florence（佛罗伦萨大学物理与天文学系）
本文提出一种基于ε-几乎强二元函数的新型无条件安全认证方案，通过单次一次性密钥实现双向认证，将密钥消耗减半。
2026-03-26 cs.CR cs.IT math.IT
Code-Frequency Block Group Coding for Anti-Spoofing Pilot Authentication in Multi-Antenna OFDM Systems
在多用户正交频分复用（OFD-M）系统中，导频定位器可以通过使用与合法节点相同的公知导频音来瘫痪信道估计。这导致导频认证（PA）的问题。为了解决这个问题，我们提出了一种基于码频块组（CFBG）编码的两用户多天线OFDM系统的PA机制。在此，多用户导频信息在被独立随机化以避免被欺骗之后，被转换为码频域上的子载波块组的激活模式。利用CFBG编码理论和信道特性，这些模式在无线传输环境中虽然相互重叠、相互干扰，但仍能被高精度地分离出来，并被识别为原始导频。特别地，我们通过两个步骤开发CFBG代码，即，1)设计了一种有序信号检测技术，用于识别每个子载波块上共存信号的个数，并利用检测到的个数对每个子载波块进行编码; 2）利用k维拉丁超立方体构造零误丢弃（ZFD）码和基于块检测（BD）码，并将这两种码集成到CFBG码中。该码可以带来期望的导频分离错误概率（SEP），该SEP与占用的子载波和天线的数量成反比，具有k次幂。为了将该码应用于PA，提出了一种导频传送、分离和识别的方案。在此基础上，提出了一种联合信道估计和识别机制，在不占用额外资源的情况下实现高精度的信道恢复，同时增强PA。仿真结果验证了该机制的有效性。
2018-01-23 cs.CR cs.IT eess.SP
Artificial-Noise-Aided Message Authentication Codes with Information-Theoretic Security
在过去，两种主要的认证方法，包括信息理论认证码和复杂性理论消息认证码（MAC），几乎是独立开发的。在本文中，我们提出了一个新的密码原语，即人工噪声辅助MAC（ANA-MAC），它可以被认为是计算安全和信息理论安全。对于ANA-MAC，我们引入了人工噪声来干扰复杂度理论MAC，并进一步采用量化来促进基于分组的传输。利用MAC中的密钥恢复的信道编码公式，标准认证标签的生成可以被看作是用于代码集合的编码过程，其中Alice和Bob之间的共享密钥被认为是输入，并且消息用于指定来自代码集合的代码。然后，我们表明，在ANA-MAC中引入人工噪声可以很好地抵御密钥恢复攻击，即使对手有无限的计算能力。最后，一个务实的方法分析ANA-MAC，我们展示了如何平衡三个性能指标，包括完整性错误，错误接受概率，和条件含糊的关键。该分析可以很好地应用于一类ANA-MAC，其中MAC采用Rijndael密码。
2015-11-17 cs.CR cs.IT math.IT
Securing the IEEE 802.16 OFDM WiMAX PHYSICAL AND MAC Layer Using STBC Coding and Encryption
本文提出了一种基于正交频分复用（OFDM）和空时分组码（STBC）模型的IEEE 802.16 WiMAX物理层和MAC层安全模型设计。通常，它使用空时分组编码（STBC）、链路加密和消息认证码（MAC）技术来解决物理和MAC层安全问题。该模型符合多输入单输出（MISO）衰落信道，它模拟了多用户环境中的两个或多个发射机和一个接收机。假设两个衰落链路参数相同。与接收信号组合的每个链路的信道估计基于里德所罗门卷积编码（RS-CC）算法，其作为空时分集组合器块的结果而发生。此外，该模型还探索了在前向纠错（FEC）模式下采用加密算法和消息认证码（MAC）后，利用通信块来测量和显示比特出错率。信道SNR和速率ID估计被应用。最终结果显示身份验证以及对接收到的最终信息或数据的里德-所罗门解码。
2013-09-19 cs.CR cs.IT cs.NI
