Secret-Key Generierung: Informationstheoretische Sichtweise und Anwendungsperspektiven

• Antragsteller: Nima Tavangaran
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404840508

Das Hauptziel dieses Projektes ist es, die Physical Layer Security im Kontext der praktischen Umsetzbarkeit zu untersuchen. Insbesondere sind wir daran interessiert, die klassischen Secret-Key Generierungsmodelle, die auf diskreten gedächtnislosen Quellen basieren, in praxistauglichere Szenarien zu überführen. Zu diesem Zweck werden wir vier anwendungsrelevante Eigenschaften dieser Modelle verallgemeinern und deren Secret-Key Kapazitäten herleiten. Die erste Verallgemeinerung bezieht sich auf die Quellenunsicherheit, wobei die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Quelle unbekannt ist. Es wird nur davon ausgegangen, dass die Verteilung zu einer beliebigen aber bekannten Compoundmenge gehört. In diesem Fall sollte das Secret-Key Generierungsprotokoll die Sicherheit und Zuverlässigkeit des generierten Secret-Key für alle Quellen in der Compoundmenge gewährleisten. Die zweite und dritte Verallgemeinerung betrifft die Zeitkontinuität beziehungsweise das Gedächtnis der Quelle. Durch diese Erweiterungen können die Teilnehmer die Quelle kontinuierlich beobachten und jede Beobachtung kann im Allgemeinen von den vorhergehenden Beobachtungen abhängen. Durch die letzte Verallgemeinerung lassen wir auch Quellen mit kontinuierlichen Alphabeten zu. Diese vier Erweiterungen des klassischen Szenarios ebnen den Weg zur Untersuchung von einem für die Praxis sehr relevanten Modell, nämlich die Secret-Key Erzeugung unter Verwendung von zeitkontinuierlichen Compound-Gauß-Quellen mit Gedächtnis. Es können damit sowohl Single-Input-Single-Output- als auch Multiple-Input-Multi-Output-Szenarien modelliert und untersucht werden. Diese Art von Verallgemeinerungen für Secret-Key Modelle wurden bis jetzt in der Literatur nicht intensiv untersucht. Wir sind davon überzeugt, dass die erwarteten Ergebnisse dieses Projektes das Wissen zur informationstheoretischen Sicherheit in praktischen Anwendungen bereichern werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor H. Vincent Poor, Ph.D.