Due to the benefits of small latency, low energy consumption and increased data rate, device-to-device (D2D) communication is recognized as one of the promising techniques in the 5G era. However, the distributed nature of D2D communication makes it non-trivial to generate symmetric keys for the involving parties. Many efforts have been devoted to dynamically generate cryptographic keys for D2D communication in mobile network. However, most of them have limited applicability to practical scenarios due to low key generation efficiency or limited compatibility with commercial mobile devices. In this paper, we design an ambient light based key generation approach, which works on commercial off-the-shelf mobile devices, and achieves high key generation efficiency. We observe that mobile devices (e.g., smartphones, tablets) are often equipped with ambient light sensors and devices sense different light intensities at different angles towards the light source. We conduct a set of measurement study, and the results show that the light sensor data have several nice properties, i.e., space-varying, sensitive to the angle of measuring device, and time varying. These properties demonstrate that the ambient light is a good medium for secret key generation. We implement a prototype on different mobile devices, and conduct extensive experiments to evaluate its performance. The experiment results show that compared with the state-of-the-art key generation methods, our approach has a superior performance in key generation efficiency and robustness.

中文翻译：

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在光中揭秘：一种通过环境光的高效密钥提取机制

由于具有低延迟、低能耗和更高数据速率的优点，设备到设备 (D2D) 通信被公认为 5G 时代有前途的技术之一。然而，D2D 通信的分布式特性使得为相关方生成对称密钥变得非常重要。许多努力致力于为移动网络中的 D2D 通信动态生成密钥。然而，由于密钥生成效率低或与商用移动设备的兼容性有限，它们中的大多数在实际场景中的适用性有限。在本文中，我们设计了一种基于环境光的密钥生成方法，该方法适用于商用现成移动设备，并实现了高密钥生成效率。我们观察到移动设备（例如智能手机、平板电脑）通常配备环境光传感器，并且设备会在朝向光源的不同角度感知不同的光强度。我们进行了一组测量研究，结果表明光传感器数据具有几个很好的特性，即空间变化性、对测量装置角度敏感和时变。这些特性表明环境光是生成密钥的良好媒介。我们在不同的移动设备上实现了一个原型，并进行了广泛的实验来评估其性能。实验结果表明，与最先进的密钥生成方法相比，我们的方法在密钥生成效率和鲁棒性方面具有优越的性能。我们进行了一组测量研究，结果表明光传感器数据具有几个很好的特性，即空间变化性、对测量装置角度敏感和时变。这些特性表明环境光是生成密钥的良好媒介。我们在不同的移动设备上实现了一个原型，并进行了广泛的实验来评估其性能。实验结果表明，与最先进的密钥生成方法相比，我们的方法在密钥生成效率和鲁棒性方面具有优越的性能。我们进行了一组测量研究，结果表明光传感器数据具有几个很好的特性，即空间变化性、对测量装置角度敏感和时变。这些特性表明环境光是生成密钥的良好媒介。我们在不同的移动设备上实现了一个原型，并进行了广泛的实验来评估其性能。实验结果表明，与最先进的密钥生成方法相比，我们的方法在密钥生成效率和鲁棒性方面具有优越的性能。这些特性表明环境光是生成密钥的良好媒介。我们在不同的移动设备上实现了一个原型，并进行了大量的实验来评估其性能。实验结果表明，与最先进的密钥生成方法相比，我们的方法在密钥生成效率和鲁棒性方面具有优越的性能。这些特性表明环境光是生成密钥的良好媒介。我们在不同的移动设备上实现了一个原型，并进行了广泛的实验来评估其性能。实验结果表明，与最先进的密钥生成方法相比，我们的方法在密钥生成效率和鲁棒性方面具有优越的性能。