While the literature on RF fingerprinting-based authentication and key distillation is vast, the two topics have customarily been studied separately. In this paper, starting from the observation that the wireless channel is a composite, deterministic / stochastic process, we propose a power domain decomposition that allows performing the two tasks simultaneously. We devise intelligent pre-processing schemes to decompose channel state information (CSI) observation vectors into "predictable" and "unpredictable" components. The former, primarily due to large-scale fading, can be used for node authentication through RF fingerprinting. The latter, primarily due to small-scale fading, could be used for semantically secure secret key generation (SKG). To perform the decomposition, we propose: (i) a fingerprint "separability" criterion, expressed through the maximisation of the total variation distance between the empirical fingerprint measures; (ii) a statistical independence metric for observations collected at different users, expressed through a normalised version of the $d$-dimensional Hilbert Schmidt independence criterion (dHSIC) test statistic. We propose both explicit implementations, using principal component analysis (PCA) and kernel PCA and black-box, unsupervised learning, using autoencoders. Our experiments on synthetic and real CSI datasets showcase that the incorporation of RF fingerprinting and SKG, with explicit security guarantees, is tangible in future generations of wireless.
翻译:虽然关于俄罗斯联邦指纹认证和关键蒸蒸法的文献范围很广,但这两个专题通常分开研究。在本文中,我们提议一个能域分解,以便能够同时执行这两项任务。我们设计智能的预处理办法,将国家信息(CSI)观测矢量分解成“可预见”和“无法预测的”组成部分。主要由于大规模衰退,前者主要由于大规模衰退,主要由于小规模衰退,可用于通过RF指纹进行节点认证。从无线频道是一个复合、确定性/随机化的复合、确定性/随机蒸蒸馏过程的观察开始,在本文件中,主要由于小规模衰变,主要由于无无线信道的无线导,可以用来进行节点认证。为了进行分解,我们建议:(一) 指纹“可分离”标准,将国家信息(CSI)观察矢量的观察矢量迁移到“可预见”和“无法预测的”组成部分分解;(二) 对不同用户收集的观察进行统计独立度指标性衡量标准,表现为美元和美元以基尔伯特理理独立独立独立独立标准标准标准(dIS克),主要由于小规模的小规模淡化、未来沉化安全分析,我们使用S-G的中央档案、中央、中央、内部分析,并学习的中央、中央、内部分析,并学习的中央直接分析,以及化学的中央、中央、中央、中央、中央直级的中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央、中央