我国科研团队突破非可信中继安全通信技术 为6G时代信息安全保驾护航

问题:随着第六代移动通信网络、物联网与无人机集群等应用加速落地,海量终端开放的电磁环境中传输隐私数据和敏感业务,安全风险随之上升。协作中继可扩展覆盖、提升链路质量,但在政务、金融及跨域组网等场景中,中继节点往往来自不同可信等级,部分节点可能在转发的同时尝试解析信息,形成“系统内部窃听”。同时,中继还受电池容量有限、补能不便等因素制约,传统默认“中继能量充足”的安全设计难以直接适用。 原因:现有针对非可信中继的物理层安全研究,多通过人工干扰、波束赋形或中继选择来压制窃听链路,但往往默认中继能够持续工作。对能耗敏感的网络而言,中继行为与其储能水平高度涉及的:能量充足时更可能参与侦听与转发,能量不足时则受限于工作模式切换。若只在单次传输时刻做优化,容易忽略“能量积累—工作状态—窃听能力”的长期耦合,难以在系统运行周期内稳定降低窃听概率。 影响:一上,若缺少对非可信中继的有效约束,协作带来的收益可能被内部窃听抵消,甚至引发敏感信息泄露;另一方面,能量约束会让安全手段与网络续航相互牵制——若干扰或安全开销过大——还会挤占有效信息传输资源。如何在“供能、转发、干扰与安全”之间实现长期可持续的平衡,成为低功耗网络安全演进中的关键问题。 对策:针对上述矛盾,研究团队提出干扰辅助的安全携能传输方案。其核心是将无线携能调控纳入安全设计,通过影响中继的储能水平来干预其工作状态,从长期角度降低其具备窃听条件的概率。在方法上,团队以系统长期平均保密容量最大化为目标,构建“自适应中继选择+功率分配”的联合优化框架,并借鉴Lyapunov优化思想,将长期平均目标转化为离散时隙上的混合整数分式规划问题。在此基础上,提出面向平均保密容量的中继选择策略,并结合Epigraph重构与连续凸近似的功率分配算法,求解联合功率分配的KKT条件解,在可计算复杂度与性能之间取得平衡。 前景:仿真结果显示,相比已有的能量优先或链路优先中继选择方法,该策略能够更明显提升系统平均保密容量。不容忽视的是,在设定的能量受限与非可信条件下,系统在低信噪比区域表现为“中继数量增加反而更安全”的趋势,说明通过能量与干扰的联动调控,可以将更多中继带来的不确定性转化为可利用的安全增益。业内人士认为,这类从“长期运行”视角出发的安全机制,可能为低功耗物联网、临时应急通信与空天地一体网络提供新的工程思路,但仍需在多用户并发、更强移动性及硬件非理想等条件下深入验证其鲁棒性与可部署性。

无线网络安全的难点,往往不在于“有没有中继”,而在于“中继是否可信、能量如何受控”。将安全策略与能量管理纳入同一套长期优化框架,不仅为非可信中继场景提供了更具韧性的思路,也提醒行业在迈向更大规模连接时,需要以系统视角统筹安全、能效与可用性,推动关键技术从理论走向可落地的工程可靠。