一種密鑰協商方法及通信裝置與流程

2023-11-04 21:44:52 2

本發明涉及安全通信技術領域，尤其涉及一種密鑰協商方法及通信裝置。

背景技術：

對信息進行加密是保證通信安全的重要方法。在無線通信過程中，通信雙方對信道進行雙向探測，對接收信號的幅度、相位和時延等參數進行估計，然後通過信道量化、密鑰協商和保密增強來完成密鑰的生成。由於信息發送方和信息接收方硬體設備的差別以及信道噪聲的存在，信息發送方和信息接收方分別向對方發送信息後，信息發送方和信息接收方接收信息並量化得到的離散序列並不完全一致。此時信息接收方與信息發送方就需要通過密鑰協商的方法將離散序列協商一致。

現有技術中，信息發送方和信息接收方進行協商的過程為：信息發送方將量化得到的離散序列進行編碼處理後發送給信息接收方，信息接收方接收到編碼碼字後，對接收到的編碼碼字進行相關處理並估計自己量化得到的離散序列與由接收到的編碼碼字處理得到的離散序列的不一致率，根據估計得到的不一致率計算得到初始對數似然比，進而計算得到最終的對數似然比，使用最終計算得到的對數似然比對處理得到的離散序列進行解碼，得到正確的離散序列。在上述協商過程中，如果信息接收方估計得到的不一致率不準確，將會導致信息接收方解碼得到的離散序列與信息發送方發送的離散序列更加不一致。

技術實現要素：

基於上述現有技術的缺陷和不足，本發明提出一種密鑰協商方法及通信裝置，所述通信裝置進行密鑰協商時，不利用估計得到的離散序列初始不一致率來生成解碼算法的初始信息，避免因初始不一致率估計不準確而影響密 鑰協商性能。

本發明第一方面提供了一種密鑰協商方法，應用於密鑰協商的第一通信方，該方法包括以下步驟：對獲取的隨機變量進行採樣得到採樣值；將所有採樣值的取值區間劃分為設定數量的子區間，並為每個採樣值分別設置子區間位置索引；將所述隨機變量的所有採樣值的子區間位置索引發送給與第一通信方進行密鑰協商的第二通信方，以使所述第二通信方生成量化軟信息；對所述隨機變量的每個採樣值分別進行量化處理，得到離散序列；對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字；將所述離散序列的編碼碼字發送給所述第二通信方，以使所述第二通信方解碼得到離散序列；接收所述第二通信方發送的哈希值，並根據所述哈希值判斷所述第二通信方解碼得到的離散序列是否正確；所述哈希值由所述第二通信方根據解碼得到的離散序列計算得到。在上述密鑰協商過程中，第一通信方將每個採樣值的子區間位置索引發送給第二通信方，一方面便於第二通信方更精確地確認每一採樣值所在子區間，減小第二通信方對第一通信方採樣值的不確定性。另一方面，第二通信方根據接收到的子區間位置索引計算得到第一通信方採樣值量化軟信息，以所述量化軟信息作為解碼算法的初始對數似然信息，更多地保留了原始信息熵，擺脫了現有技術中因估計不一致率不準確而導致的解碼不準確困境。

本發明第二方面提供了另一種密鑰協商方法，應用於密鑰協商的第二通信方，該方法包括以下步驟：接收與第二通信方進行密鑰協商的第一通信方發送的子區間位置索引；根據所述子區間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的採樣值，計算得到所述第一通信方獲取的隨機變量的每個採樣值的量化軟信息；接收所述第一通信方發送的編碼碼字；根據所有採樣值的量化軟信息和所述編碼碼字，計算得到解碼信息組；根據所述解碼信息組，解碼得到離散序列；根據所述離散序列計算得到哈希值，並將所述哈希值發送給所述第一通信方。在上述密鑰協商過程中，第二通信方根據第一通信方發送的各採樣值子區間位置索引計算得到各採樣值的量化軟信息，以所述量化軟信息作為解碼算法的初始對數似然信息，保護了原始信道信息之間的信息熵，使解碼更準確。

本發明第三方面提供了一種通信裝置，包括：接收單元、發送單元及處理單元；其中，所述發送單元，用於將所述處理單元發送的子區間位置索引、離散序列編碼碼字及哈希值發送給與自身進行密鑰協商的通信裝置；所述接收單元，用於接收與自身進行密鑰協商的通信裝置發送的子區間位置索引、編碼碼字及哈希值，並發送給所述處理單元；所述處理單元與所述接收單元及所述發送單元連接，用於對獲取的隨機變量進行採樣得到採樣值；將所有採樣值的取值區間劃分為設定數量的子區間，為每個採樣值分別設置子區間位置索引並將所有採樣值的子區間位置索引發送給所述發送單元；對所述隨機變量的每個採樣值分別進行量化處理，得到離散序列，對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字，並將所述離散序列編碼碼字發送給所述發送單元；根據所述接收單元接收的哈希值判斷與自身進行密鑰協商的通信裝置解碼得到的離散序列是否正確；根據所述接收單元接收的子區間位置索引及自身獲取的隨機變量的採樣值，計算得到與自身進行密鑰協商的通信裝置獲取的隨機變量的每個採樣值的量化軟信息；根據所有採樣值的量化軟信息及所述接收單元接收的編碼碼字計算得到解碼信息組；根據所述解碼信息組解碼得到離散序列，根據解碼得到的離散序列計算得到哈希值，並將所述哈希值發送給所述發送單元。

在一個實現方式中，所述將所有採樣值的取值區間劃分為設定數量的子區間，包括：將所有採樣值的取值區間等概地劃分為第一設定數量的區間，並為每個區間編碼；分別將所述第一設定數量的區間中的每個區間，等概量化為第二設定數量的子區間。在上述劃分過程中，在將所有採樣值的取值區間劃分為第一設定數量的區間後，由於信道估計誤差的存在，靠近量化邊界的採樣值會增加雙方量化比特的誤比特率，此時再把每一個量化區間等概量化為第二設定數量的子區間，這樣對於每個採樣值，其位置歸屬更詳細，降低了誤比特率。

在一個實現方式中，所述對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字，包括：將所述離散序列均分為第一離散序列和第二離散序列；對所述第一離散序列進行編碼處理，得到第一離散序列編碼碼字；將所述第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列進行模2加運算處理，得到所 述離散序列的編碼碼字。上述將第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列進行模2加運算處理，可以防止在發送所述第一離散序列編碼碼字時，被竊聽方竊聽。

在一個實現方式中，在對所述隨機變量的每個採樣值分別進行量化處理，得到離散序列之後，在對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字之前，該方法還包括：接收所述第二通信方發送的表徵量化軟信息已生成的信息。

在一個實現方式中，所述根據所述子區間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的採樣值，計算得到所述第一通信方獲取的隨機變量的每個採樣值的量化軟信息，包括：根據所述子區間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的採樣值，分別計算得到與所述第二通信方獲取的隨機變量的每個採樣值相對應的，所述第一通信方獲取的隨機變量的每個採樣值的，每個編碼比特為0的條件概率以及為1的條件概率；根據所述與所述第二通信方獲取的隨機變量的每個採樣值相對應的，所述第一通信方獲取的隨機變量的每個採樣值的，每個編碼比特為0的條件概率以及為1的條件概率，分別計算得到與所述第二通信方獲取的隨機變量的每個採樣值相對應的，所述第一通信方獲取的隨機變量的每個採樣值的每個編碼比特的對數似然比，作為量化軟信息。

在一個實現方式中，所述根據所有採樣值的量化軟信息和所述編碼碼字，計算得到解碼信息組，包括：將所有採樣值的量化軟信息，劃分為第一量化軟信息和第二量化軟信息；對所述第二量化軟信息進行硬判決處理，得到第二量化序列；將所述第二量化序列與所述編碼碼字進行模2加運算處理，得到第一編碼序列；對所述第一編碼序列進行軟判決處理，得到第二編碼序列；將所述第二編碼序列與所述第二量化軟信息的絕對值進行對應位置相乘處理，得到第三編碼序列；將所述第三編碼序列與所述第一量化軟信息組成解碼信息組。從上述處理過程可以看出，本發明中第二通信方不根據估計得到的初始比特不一致率計算得到初始對數似然比信息，進而計算得到對數似然比，將計算得到的對數似然比作為解碼算法的輸入，而是採用量化軟信息作 為解碼器輸入，更多地保留了原始信道信息之間的信息熵，避免了由於估計初始比特不一致率不準確而導致解碼不準確，提高了解碼糾錯性能。

在一個實現方式中，在根據所述子區間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的採樣值，計算得到所述第一通信方獲取的隨機變量的每個採樣值的量化軟信息之後，該方法還包括：向所述第一通信方發送表徵量化軟信息已生成的信息。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種密鑰協商方法的流程示意圖；

圖2是本發明實施例提供的信道調整量化算法示意圖；

圖3是本發明實施例提供的一種通信裝置的結構示意圖。

具體實施方式

信息加密是保證通信安全的重要方法，現有的加密解密技術都是利用沒有嚴格證明的數學難題和計算的複雜度，加大密碼被破解的計算量，從而提高通信安全性，但是並不能保證無條件的安全。隨著數學和量子計算機的高速發展，傳統體制下的通信安全性面臨著嚴峻的考驗。因無線信道具有時變性、空變性和互易性的特點，基於無線信道生成的密鑰具有香農提出的「一次一密」完美密碼的特性，不易被破解，能夠更大程度上保證通信安全，因此越來越多地被採用。

在基於無線信道密鑰加密的保密通信系統中，合法通信雙方在相干時間內完成對信道的雙向探測，然後對接收信號的幅度、相位和時延等特定參數進行估計，最後經信道量化、密鑰協商和保密增強來完成密鑰的生成。由於信息發送方和信息接收方硬體設備的差別以及信道中噪聲的存在，信息發送 方和信息接收方分別向對方發送信息後，信息發送方和信息接收方分別接收信息並量化得到的隨機變量並不完全一致，此時就需要通信雙方通過密鑰協商把各自的隨機變量協商一致。

本發明提出一種密鑰協商方法及通信裝置，使通信雙方能夠將各自量化得到的隨機變量協商一致。

下面將結合附圖，對本發明技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的本發明技術方案的實施例僅僅是本發明技術方案的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，本發明實施例提出的密鑰協商方法包括以下步驟：

S101、第一通信方對獲取的隨機變量X進行採樣得到採樣值；

在通信雙方進行密鑰協商之前，通信雙方已經分別獲得兩個相關性較強，且服從相同的概率分布的隨機變量。具體的，第一通信方向第二通信方發送一條信息，第二通信方接收該信息，得到一個隨機變量；同樣的，第二通信方向第一通信方發送相同的一條信息，第一通信方接收該信息，得到一個隨機變量。由於第一通信方和第二通信方硬體設備的差異以及信道噪聲的存在，第一通信方和第二通信方針對同一條信息量化得到的隨機變量相關性較強且服從相同的概率分布，但並不是完全相同。

假設第一通信方Alice向第二通信方Bob發送一條信息S，Bob接收S，得到隨機變量Y；然後Bob向Alice發送信息S，Alice接收S，得到隨機變量X。所述X和Y即為用於生成密鑰的初始信息來源，並且X與Y相關性較強且服從相同的概率分布。

S102、第一通信方將自身獲取的隨機變量X的取值區間等概地分為M個區間，並為每個區間編碼；

參見圖2所示的信道調整量化算法示意圖，第一通信方將自身獲取的隨機變量X的取值區間等概地分為M個區間，那麼每個採樣值的量化比特數R＝log2M。接下來，第一通信方對M個區間分別進行編碼，具體的，在本發明實施例中，使用格雷編碼對每個區間編碼，例如圖2中所示，Alice將X的取值區間分為四個區間，每個區間量化比特為2比特，則各個區間編碼分別為00、01、11、10。

需要說明的是，本發明實施例為了便於說明，在對每個區間進行編碼的同時，將取值屬於本區間的採樣值，也認為其具有一個編碼，並且其編碼與其所在區間的編碼相同。也就是說，取值屬於某一區間的採樣值，都具有與該區間編碼相同的編碼，只是該區間中每個採樣值在該區間中所處的位置不同。

S103、第一通信方將X的每個取值區間分別等概地分為N個子區間；

由於信道估計誤差的存在，靠近量化邊界的採樣值會增加雙方量化比特的誤比特率，為了降低誤比特率，第一通信方再把每一個量化區間等概量化為N個子區間，並確定其採樣值所在的子區間位置。

例如圖2所示，設每個採樣值量化的比特數為R,且採用格雷編碼，那麼量化區間數為2R，再把每個區間等概量化為N個小區間，則第一通信方接收信號X的取值區間被等概分為2R*N個子區間，子區間邊界分別為 且

ai＝F-1(i/(2R*N))

其中為逆累計積分函數。

按照上述公式確定每個小區間的邊界，按照每個小區間的邊界，對每個區間進行小區間等概劃分。

S104、第一通信方確認X的每個採樣值所在的子區間，並將所述採樣值所在子區間的編號設定為所述採樣值的子區間位置索引；

具體的，第一通信方將X的取值區間劃分為M個區間，並將每個區間再進一步分別劃分為N個子區間，目的是更精確地確定每個採樣值所在的子區間，以便於第二通信方根據採樣值所在子區間計算採樣值量化軟信息。

如圖2所示，首先Alice把X的取值區間等概的分為4個區間(即M＝4)，並採用格雷編碼，分別編碼為00、01、11、10，然後再次對每個區間進行等概量化，量化的子區間數為N＝2，則總的量化子區間數為4*2＝8個。接著Alice把他每個採樣值所在的子區間的位置索引q發送給Bob。

當Bob計算Alice對其隨機變量的採樣值xi編碼後的第一個比特位(從左向右)的對數似然比，即量化軟信息時，假設Bob收到q，且q等於1時，就把推測xi編碼後的第一個比特為0可能的概率區間由A和B兩個區間精確到A和B的 第一個子區間，從而使Bob對採樣值xi的不確定性減小。

S105、第一通信方將X每個採樣值所在的子區間的位置索引q發送給第二通信方；

事實上，由於X的採樣值有多個，因此，第一通信方將每個採樣值所在的子區間的位置索引q構成序列發送給第二通信方，序列中每一個元素表示X的一個採樣值所在子區間的位置索引，序列中每個元素按照與採樣值先後順序相對應的先後順序排列。

S106、第二通信方接收第一通信方發送的子區間位置索引q；

具體的，第一通信方發送q時，雖然竊聽方也可能獲取q,但是由於竊聽方與第二通信方所獲取的隨機變量不同，因此竊聽方並不知道q具體屬於哪個量化區間，所以即使竊聽方獲得索引值q也不會造成密鑰信息的洩露。因為每一區間都有一個對應的q,那麼第二通信方收到q後,需要根據其自己對隨機變量採樣得到的採樣值來推測第一通信方對隨機變量採樣得到的採樣值所在的量化區間。

S107、第二通信方對接收到的隨機變量Y進行採樣得到採樣值，所述採樣值與所述第一通信方對隨機變量X的採樣值的數量相同；

具體的，為了儘量保證第一通信方和第二通信方採樣得到的採樣值相同，第一通信方和第二通信方採用相同的方法對得到的隨機變量進行採樣，具體包括按照相同的周期，對得到的隨機變量進行相同次數的採樣。因此，對於第二通信方來說，對Y採樣得到的採樣值，分別與第一通信方對X採樣得到的採樣值相對應，只不過由於信道噪聲和硬體設備差異影響，採樣值的大小可能不同。

S108、第二通信方根據接收到的子區間位置索引q以及對Y採樣得到的採樣值，分別計算得到與Y的採樣值相對應的，X的採樣值的每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率；

具體的，在步驟S102中已說明，為了便於說明，第一通信方在對每個區間進行編碼的同時，將取值屬於本區間的X的採樣值，也認為其具有一個編碼，並且其編碼與其所在區間的編碼相同。因此，對於每一個X的採樣值來說，具有一個編碼，且該編碼具有多個編碼比特。

在步驟S108中，第二通信方根據接收到的子區間位置索引以及對接收到的離散序列Y的採樣值，計算得到與每一個Y的採樣值對應的，每一個X的採樣值的每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率。具體的，第二通信方在對Y採樣得到yi，並且接收到第一通信方發送的q的條件下，推測與yi對應的X的採樣值xi格雷編碼後的第u位比特為『0』的條件概率的過程具體為：

X的採樣值xi格雷編碼後的第u位比特為『0』的條件概率可表示為：

又因為q為第一通信方通過公開信道發送給第二通信方的值，為已知量，且yi相對於第二通信方來說也是已知量，所以可將q和yi，直接看成已知量對上式進行推導，得到X的採樣值xi格雷編碼後的第u位比特為『0』的條件概率表示為：

其中，yi是Y的第i個採樣值，xi是X的第i個採樣值；表示為採樣值xi格雷編碼後第u位比特為『0』的區間，lu為該區間的序號，且0≤lu≤M-1；Lu表示X取值範圍內所有的量化區間格雷編碼後第u位比特為『0』的區間序號集合,且1≤u≤R。

式中f(x,y)為隨機變量X和Y的聯合概率密度函數：

其中，X與Y的均值為0，σ1為X的標準差，σ2為Y的標準差，ρ為相關係數。

同理，第二通信方計算X的採樣值xi格雷編碼後的第u位比特為『0』的條件概率表示為：

其中，yi是Y的第i個採樣值，xi是X的第i個採樣值；表示採樣值xi格雷編碼後第u位比特為『1』的區間，ku為該區間的序號且0≤ku≤M-1；Ku表示X取值範圍內所有的量化區間格雷編碼後第u位比特為『1』的區間序號集合,且1≤u≤R。

第二通信方按照上述公式，即可分別計算得到與對Y抽樣得到的每一個抽樣值yi相對應的，第一通信方對X抽樣得到的每一個抽樣值xi的，每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率。

S109、第二通信方根據與Y的採樣值相對應的，X的採樣值的每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率，分別計算得到與每個Y的採樣值相對應的，每個X的採樣值的每個編碼比特的對數似然比，作為量化軟信息。

具體的，第二通信方計算量化軟信息的實質就是計算採樣值各編碼比特位為0的條件概率和為1的條件概率的對數似然比。

在步驟S108中，第二通信方已經計算得到與對Y抽樣得到的每一個抽樣值yi相對應的，第一通信方對X抽樣得到的每一個抽樣值xi的，每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率。因此在步驟S109中，計算每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率的比值，即可得到該編碼比特的對數似然比。同理，第二通信方根據S108中計算得到的結果，即可計算得到X的每個採樣值的每個編碼比特的量化軟信息，具體計算公式如下所示：

其中，Yi,u表示第i個採樣值格雷編碼後第u位比特的對數似然比，yi是Y的第i個採樣值，xi是X的第i個採樣值。表示採樣值xi格雷編碼後第u位比特為『0』的區間，lu為該區間的序號且0≤lu≤M-1；表示為採樣值xi格雷編碼後第u位比特為『1』的區間，ku為該區間的序號且0≤ku≤M-1。Lu表示X取值範圍內所有的量化區間格雷編碼後第u位比特為『0』的區間序號集合，Ku表示X取值範圍內所有的量化區間格雷編碼後第u位比特為『1』的區間序號集合,且1≤u≤R。

S110、第二通信方向第一通信方發送表徵量化軟信息已生成的信息；

當第二通信方計算量化軟信息完成後，向第一通信方發送表徵量化軟信息已生成的信息，告知第一通信方可以進行後續處理流程。

S111、第一通信方對隨機變量X的每個採樣值分別進行量化處理後，在接收到第二通信方發送的表徵量化軟信息已生成的信息時，將量化得到的離散序列均分為第一離散序列X1和第二離散序列X2；

具體的，在第一通信方對隨機變量X採樣後，對每個採樣值進行量化處理，得到離散的數字序列。得到離散數字序列後，第一通信方等待第二通信方完成量化軟信息生成後，進行後續處理流程。

可選的，在本發明實施例實施過程中，還可以為第一通信方設置等待時間，當第一通信方對隨機變量採樣並量化得到離散序列後，等待設定時間後再對所述離散序列進行劃分處理，所述設定時間根據所述第二通信方計算得到量化軟信息所需時間而定，保證在所述時間內，第二通信方能夠計算得到量化軟信息。

第一通信方對從隨機變量X採樣得到的採樣值分別進行量化後，得到離散序列X，在對X進行劃分時，採用均等劃分的方法，即將離散序列X劃分為相等長度的第一離散序列X1和第二離散序列X2。

S112、第一通信方對第一離散序列X1進行編碼處理，得到第一離散序列編碼碼字

雖然低密度奇偶校驗碼具有較好的糾錯性能，但是在長碼長時編碼複雜度比較高，為了使編碼簡單，本發明實施例採用具有線性複雜度的新一代數字衛星廣播的標準中的低密度奇偶校驗碼編碼。

S113、第一通信方將所述第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列X2進行模2加運算處理，得到所述離散序列X的編碼碼字C；

如果直接發送第一離散序列編碼碼字可能被竊聽方竊聽，導致信息 洩密。因此，第一通信方將第一離散序列編碼碼字與第二離散序列X2進行模2加運算處理，得到所述離散序列X的編碼碼字C。

S114、第一通信方將編碼碼字C發送給第二通信方；

S115、第二通信方接收編碼碼字C，將計算得到的所有採樣值的量化軟信息劃分為第一量化軟信息和第二量化軟信息

由於第一通信方在對自己量化得到的離散序列進行劃分時，是按照均等劃分的方式劃分的，因此，按照預先約定的規則，為了使第二通信方得到的量化軟信息與第一通信方得到的離散序列相對應，此處第二通信方也按照均等劃分的方式，對計算得到的量化軟信息進行劃分，將計算得到的量化軟信息劃分為第一量化軟信息和第二量化軟信息

S116、第二通信方對所述第二量化軟信息進行硬判決處理，得到第二量化序列Y2；

第二通信方計算得到的量化軟信息表示的是採樣值某一編碼比特為0的條件概率與為1的條件概率的比值，並不是真正的序列符號，為便於與接收碼字進行運算處理得到第一通信方發送的信息，此處將量化軟信息進行硬判決處理，將量化軟信息轉換為符號序列。具體的硬判決公式如下：

由上式可見，當量化軟信息為負數時，說明該編碼比特為1的概率大於為0的概率，因此將該編碼比特判決為1；等量化軟信息為正數時，說明該編碼比特為0的概率大於為1的概率，因此將該編碼比特判決為0。得到的第二量化序列Y2對應第一通信方對離散序列X劃分得到的第二離散序列X2。

S117、第一通信方將所述第二量化序列Y2與所述編碼碼字C進行模2加運算處理，得到第一編碼序列

第一通信方將第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列X2進行模2加運算處理，得到所述離散序列X的編碼碼字C。又由於第二通信方在步驟S116處理過程中得到了與第二離散序列X2對應的第二量化序列Y2。因此，相應的，第二通信方用第二量化序列Y2與編碼碼字C進行模2加運算處理，即得 到與所述第一離散序列編碼碼字有一定誤差的第一編碼序列所述可以認為是第二通信方從接收到的編碼碼字C中還原得到的第一離散序列編碼碼字只是有一定誤差的因此用表示。

S118、第二通信方對所述第一編碼序列進行軟判決處理，得到第二編碼序列

第二通信方得到的第一編碼序列實際上是相當於第二通信方得到的帶有X2和Y2之間錯誤圖樣的X1編碼後的碼字。第二通信方需要將第一編碼序列 與自己計算得到的第一量化軟信息輸入解碼器解碼得到正確的X1序列，為了滿足解碼器輸入數據形式需求，需要將轉化成對數似然比形式。

根據第二通信方計算量化軟信息的規律：當某一編碼比特為0的條件概率大於為1的條件概率(該編碼比特判決為0)時，其量化軟信息為正數；當該編碼比特為0的條件概率小於為1的條件概率(該編碼比特判決為1)時，其量化軟信息為負數。因此，第二通信方對所述第一編碼序列進行軟判決處理，把中的『0』判為『1』,『1』判為『-1』，得到第二編碼序列

S119、第二通信方將所述第二編碼序列與所述第二量化軟信息的絕對值進行對應位置相乘處理，得到第三編碼序列

如步驟S118中所述，第二通信方得到的第一編碼序列實際上是相當於第二通信方得到的帶有X2和Y2之間錯誤圖樣的X1編碼後的碼字。由於X2和Y2不一定一致，因此和也不一定相同，是的估計值，第二通信方並不知道所以只能用來代替。第二通信方將所述第二編碼序列與所述第二量化軟信息的絕對值進行對應位置相乘處理，在不改變判為1或0的似然比值的取值的前提下，獲得了的對數似然比形式的估計值，便於後續步驟進行解碼使用。

S120、第二通信方將所述第三編碼序列與所述第一量化軟信息組成解碼信息組，輸入置信傳播解碼器，解碼得到離散序列；

具體的，第二通信方將第三編碼序列放在原第二量化軟信息的位置，與第一量化軟信息組成解碼信息組。

與現有技術方案中，將估計得到的與之間的比特不一致率p，生成低密度奇偶校驗碼的置信傳播解碼算法的初始對數似然信息不同，本發明實施例技術方案獲取量化軟信息，得到的是將編碼比特判為0和判為1的對數似 然比，而沒有進行硬判決(即直接將編碼比特判為1或判為0)，然後把量化軟信息作為解碼器的輸入，相當於保護了原始信道信息之間的互信息(信息熵)，儘量多的保留原始信息熵，不利用原始信息的初始不一致率p的估計值來生成解碼的初始信息，保證糾錯編碼不因p的估計誤差而影響糾錯編碼的性能，提升糾錯碼的糾錯能力。

S121、第二通信方將解碼得到的離散序列輸入哈希算法，並將計算得到的哈希值發送給第一通信方；

第二通信方解碼得到離散序列後，還需進一步驗證解碼得到的離散序列是否正確，如果正確，則說明本次密鑰協商成功。如果不正確，則說明本次密鑰協商失敗，需要重新進行密鑰協商。

具體的，第二通信方將解碼得到的離散序列發給第一通信方，由第一通信方來驗證第二通信方解碼得到的離散序列是否為自己發送的離散序列，從而驗證第二通信方解碼得到的離散序列是否正確。為了避免解碼得到的離散序列被竊聽方竊聽，第二通信方將解碼得到的離散序列輸入哈希算法得到哈希值，將該哈希值發送給第一通信方。

S122、第一通信方接收第二通信方發送的哈希值，並將劃分得到的第一離散序列X1輸入哈希算法計算得到哈希值，通過對比接收到的哈希值與自身計算的哈希值，判斷第二通信方解碼得到的離散序列是否正確，並將判斷結果發送給第二通信方。

具體的，如果第一通信方對比發現第二通信方發送的哈希值與自己計算得到的哈希值相同，則說明第二通信方解碼得到的離散序列與自己劃分的第一離散序列X1相同，本次密鑰協商成功；反之，則說明第二通信方解碼得到的離散序列與自己劃分的第一離散序列X1不同，本次密鑰協商失敗。

由上述本發明實施例可見，本發明技術方案由第一通信方將隨機變量的採樣值的取值區間進行子區間劃分，並將每個採樣值的子區間位置索引發送給第二通信方，第二通信方根據收到的子區間位置索引計算每一採樣值的量化軟信息，由所述量化軟信息作為置信傳播解碼算法的輸入，解碼得到離散序列。整個方案實施不利用原始信息的初始不一致率的估計值來生成解碼的初始信息，而是將能夠更多保留原始信息熵的量化軟信息作為解碼輸入，保證糾錯編碼不因原始信息初始不一致率的估計誤差而影響糾錯編碼的性能， 提升了糾錯編碼的能力。

圖3為可應用上述本發明實施例提出的密鑰協商方法的通信裝置的結構示意圖。所述通信裝置包括：接收單元301、發送單元302及處理單元303；

其中，所述發送單元302，用於將所述處理單元303發送的子區間位置索引、離散序列編碼碼字及哈希值發送給與自身進行密鑰協商的通信裝置；

所述接收單元301，用於接收與自身進行密鑰協商的通信裝置發送的子區間位置索引、編碼碼字及哈希值，並發送給所述處理單元303；

所述處理單元303與所述接收單元301及所述發送單元302連接，用於對獲取的隨機變量進行採樣得到採樣值；將所有採樣值的取值區間劃分為設定數量的子區間，為每個採樣值分別設置子區間位置索引並將所有採樣值的子區間位置索引發送給所述發送單元302；對所述隨機變量的每個採樣值分別進行量化處理，得到離散序列，對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字，並將所述離散序列編碼碼字發送給所述發送單元302；根據所述接收單元301接收的哈希值判斷與自身進行密鑰協商的通信裝置解碼得到的離散序列是否正確；根據所述接收單元301接收的子區間位置索引及自身獲取的隨機變量的採樣值，計算得到與自身進行密鑰協商的通信裝置獲取的隨機變量的每個採樣值的量化軟信息；根據所有採樣值的量化軟信息及所述接收單元接收的編碼碼字計算得到解碼信息組；根據所述解碼信息組解碼得到離散序列，根據解碼得到的離散序列計算得到哈希值，並將所述哈希值發送給所述發送單元302。

圖3所示的通信裝置的各個單元的具體工作內容，請參見上述對應的密鑰協商方法實施例的內容，此處不再贅述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。