对目标接收者清晰,对其他人是噪音,新芯片将挫败5G无线传输窃听者|总编辑圈点

发布时间:2021-11-29 09:04 来源:科技日报 阅读次数:
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图片来源:Ella Maru Studio/普林斯顿大学

据最新一期《自然·电子学》杂志发表的论文,美国研究人员开发出一种新的毫米波无线微芯片,该芯片实现了一种可防止拦截的安全无线传输方式,同时又不会降低5G网络的效率和速度。该技术将使窃听5G等高频无线传输变得非常具有挑战性。

现有通信加密方法可能难以扩展到5G等高速和超低延迟系统。这是因为加密的本质要求发送方和接收方之间交换信息以加密和解密消息。这种交换使链接容易受到攻击,它还需要增加延迟的计算。对于自动驾驶汽车、机器人和其他网络物理系统而言,最大限度地缩短行动时间至关重要。

为了弥补这一安全差距,普林斯顿大学研究人员开发了一种方法,将安全性纳入信号的物理性质。该方法不依赖于加密,而是通过使窃听者所在位置的信号看起来几乎像噪音来挫败其企图。研究人员通过随机分割消息并将消息的不同部分分配给阵列中的天线子集来做到这一点。研究人员能够协调传输,以便只有在预期方向上的接收器才能以正确的顺序组合信号。在其他任何地方,分割后的信号都以类似噪声的方式到达。

研究人员称,原则上,这就是传输安全背后的秘密武器——通过对这些高频电磁场进行精确的空间和时间调制来实现。如果窃听者试图通过干扰主传输来截取消息,则会导致传输出现问题并被预期用户检测到。尽管理论上,有可能多个窃听者一起工作来收集类似噪声的信号并尝试将它们重新组合成相干传输,但这样做所需的接收器数量将“非常大”。

莱斯大学教授爱德华·奈特利表示,该项工作第一次通过实验展示了如何利用从多个同步观察点收集的机器学习数据来战胜一个复杂的对手,是确保未来网络安全的“一个重要里程碑”。

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网络时代的信息传输给人们带来了方便与快捷,同时也催生了对信息安全的需求。为了实现信息传输的安全,信息通信领域的科研人员和工程师们可谓各显神通,比如使用各种各样的方式给信息加密,提升信息窃取的难度;再比如利用量子通信,使信息窃取者无处遁形。最新研究则通过对高频电磁场进行精确的空间和时间调制来保障信息传输安全,为5G时代的信息安全提供了新的选择。