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DISCO Might Not Be Funky: Random Intelligent Reflective Surface Configurations That Attack
IEEE Wireless Communications ( IF 10.9 ) Pub Date : 2024-07-15 , DOI: 10.1109/mwc.014.2300470 Huan Huang , Lipeng Dai , Hongliang Zhang , Chongfu Zhang , Zhongxing Tian , Yi Cai , A. Lee Swindlehurst , Zhu Han
IEEE Wireless Communications ( IF 10.9 ) Pub Date : 2024-07-15 , DOI: 10.1109/mwc.014.2300470 Huan Huang , Lipeng Dai , Hongliang Zhang , Chongfu Zhang , Zhongxing Tian , Yi Cai , A. Lee Swindlehurst , Zhu Han
Emerging intelligent reflective surfaces (IRSs) significantly improve system performance, but also pose a significant risk for physical layer security (PLS). Unlike the extensive research on legitimate IRS-enhanced communications, in this article we present an adversarial I RS-based, fully-passive jammer (FPJ). We describe typical application scenarios for disco IRS (DIRS)-based FPJ, where an illegitimate IRS with random, time-varying reflection properties acts like a “disco ball” to randomly change the propagation environment. We introduce the principles of DIRS-based FPJ and overview existing investigations of the technology, including a design example employing one-bit phase shifters. The DIRS-based FPJ can be implemented without either jamming power or channel state information (CSI) for the legitimate users (LUs). It does not suffer from the energy constraints of traditional active jammers, nor does it require any knowledge of the LU channels. In addition to the proposed jamming attack, we also propose an anti-jamming strategy that requires only statistical rather than instantaneous CSI. Furthermore, we present a data frame structure that enables the legitimate access point (AP) to estimate the DIRS-jammed channels' statistical characteristics in the presence of the DIRS jamming. Typical cases are discussed to show the impact of the DIRS-based FPJ and the feasibility of the anti-jamming precoder (AJP). Moreover, we outline future research directions and challenges for the DIRS-based FPJ and its anti-jamming precoding to stimulate this line of research and pave the way for practical applications.
中文翻译:
DISCO 可能并不时髦:攻击性的随机智能反射表面配置
新兴的智能反射表面 (IRS) 显著提高了系统性能,但也对物理层安全 (PLS) 构成了重大风险。与对合法 IRS 增强通信的广泛研究不同,在本文中,我们介绍了一种基于对抗性 I RS 的完全无源干扰器 (FPJ)。我们描述了基于 disco IRS (DIRS) 的 FPJ 的典型应用场景,其中具有随机、时变反射属性的非法 IRS 充当“迪斯科球”,随机改变传播环境。我们介绍了基于 DIRS 的 FPJ 的原理,并概述了该技术的现有研究,包括采用 1 位移相器的设计示例。基于 DIRS 的 FPJ 可以在不干扰合法用户 (LU) 的功率或通道状态信息 (CSI) 的情况下实现。它不受传统有源干扰器的能量限制,也不需要任何 LU 通道知识。除了提出的干扰攻击外,我们还提出了一种只需要统计而不是瞬时 CSI 的抗干扰策略。此外,我们提出了一种数据帧结构,使合法接入点 (AP) 能够在存在 DIRS 干扰的情况下估计 DIRS 干扰信道的统计特性。讨论了典型案例,以展示基于 DIRS 的 FPJ 的影响和抗干扰预编码器 (AJP) 的可行性。此外,本文概述了基于 DIRS 的 FPJ 及其抗干扰预编码的未来研究方向和挑战,以激发该领域的研究并为实际应用铺平道路。
更新日期:2024-07-15
中文翻译:
DISCO 可能并不时髦:攻击性的随机智能反射表面配置
新兴的智能反射表面 (IRS) 显著提高了系统性能,但也对物理层安全 (PLS) 构成了重大风险。与对合法 IRS 增强通信的广泛研究不同,在本文中,我们介绍了一种基于对抗性 I RS 的完全无源干扰器 (FPJ)。我们描述了基于 disco IRS (DIRS) 的 FPJ 的典型应用场景,其中具有随机、时变反射属性的非法 IRS 充当“迪斯科球”,随机改变传播环境。我们介绍了基于 DIRS 的 FPJ 的原理,并概述了该技术的现有研究,包括采用 1 位移相器的设计示例。基于 DIRS 的 FPJ 可以在不干扰合法用户 (LU) 的功率或通道状态信息 (CSI) 的情况下实现。它不受传统有源干扰器的能量限制,也不需要任何 LU 通道知识。除了提出的干扰攻击外,我们还提出了一种只需要统计而不是瞬时 CSI 的抗干扰策略。此外,我们提出了一种数据帧结构,使合法接入点 (AP) 能够在存在 DIRS 干扰的情况下估计 DIRS 干扰信道的统计特性。讨论了典型案例,以展示基于 DIRS 的 FPJ 的影响和抗干扰预编码器 (AJP) 的可行性。此外,本文概述了基于 DIRS 的 FPJ 及其抗干扰预编码的未来研究方向和挑战,以激发该领域的研究并为实际应用铺平道路。