Sistema de seguridad en capa física empleando descomposición algebraica del canal para sistemas de comunicaciones inalámbricas OFDM

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Date
2017
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Publisher
Universidad Católica San Pablo
Abstract
La seguridad en las comunicaciones inalámbricas es un gran desafío que se han planteado los investigadores en los últimos años debido a la naturaleza de libre acceso del medio de transmisión. La mayor parte de las soluciones vienen tradicionalmente dadas por mecanismos criptográficos que se implementan en las capas superiores del modelo OSI. Esta tesis presenta un sistema de Seguridad en Capa Física considerando como escenario un sistema de comunicaciones que emplea el estándar IEEE 802.11a en presencia de un espía. El sistema propone el uso de la Descomposición Algebraica de Canal, el cual es único entre el transmisor y el receptor legítimo, éste provee la clave de seguridad a través del uso de las matrices Uk, ∆k y Vk obtenidas al realizar tal proceso. La matriz Vk es la que multiplica a los símbolos OFDM, siendo esta la matriz que encripta los datos, en tanto, en el receptor se tiene a las matrices Uk, ∆k que representan las matrices desencriptadoras. Por otro lado, el espía, quien posee un canal de propagación distinto, no podrá desencriptar los datos que se transmiten. El nivel de seguridad se mide a través de los altos niveles obtenidos de BER (Bit Error Rate) del atacante en comparación del receptor legítimo. Las simulaciones realizadas se presentan en dos escenarios. El primer escenario es cuando el espía no tiene conocimiento de su canal de propagación e intenta realizar la desencriptación de los símbolos enviados entre el transmisor y receptor legítimo. Para ello se transmiten 1000 símbolos OFDM cada uno compuesto de 52 subportadoras de datos modulados con BPSK (Binary Phase Shift Key), esto basado en el estándar IEEE 802.11a. Para este caso, el BER obtenido es casi constante de 10−0.3 para el espía con distintos valores de Eb/No, en tanto que para el receptor legítimo los valores de BER caen conforme el Eb/No se incrementa. El segundo escenario se presenta cuando el espía tiene conocimiento de su canal de propagación y del mismo modo realiza la desencriptación de los símbolos. Al igual que el caso anterior, los valores de BER que obtiene el espía siguen siendo casi constantes 10−0.3 para distintos valores de Eb/No.
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