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Hendrik Vogt

• Modern cryptography relies on the availability of secret keys to encrypt sensitive data. A promising approach for obtaining secret keys is to extract channel state information of the wireless channel. Two legitimate users connected in a network observe the same channel state. An eavesdropper located at another position gets a very different channel state and thus the legitimate users share a common information that can be used to distill a secret key. Furthermore, the idea of in-band full-duplex (IBFD) communication has been proposed recently. This technology allows communication nodes to transmit and receive signals at the same time on the same frequency band. In this thesis, we show that the conflation of secret-key generation from wireless channels and IBFD technique provides significant synergies. We develop an information-theoretic foundation, derive a novel adaptive algorithm for self-interference cancellation and we experimentally verify our assumptions on a practical prototype.
• Kryptografische Schlüssel können aus den physikalischen Eigenschaften eines drahtlosen Übertragungskanals gewonnen werden. Zwei verbundene Teilnehmer messen den gleichen Kanalzustand, während ein anwesender Abhörer nur einen anderen Kanalzustand erhält. Aus dieser Diskrepanz an Information zwischen den Teilnehmern und dem Abhörer kann ein Schlüssel generiert werden. Ein vielversprechender Ansatz zur effizienteren Nutzung von Kommunikationsressourcen stellt die Vollduplexkommunikation dar, bei der zur gleichen Zeit auf dem gleichen Frequenzband gesendet und empfangen werden kann. In der vorliegenden Dissertation werden die zuvor getrennt betrachteten Bereiche der Schlüsselerzeugung aus physikalischen Eigenschaften des drahtlosen Übertragungskanals und der Vollduplexkommunikation zusammengeführt. Es wird ein umfassender Ansatz zur Analyse gewählt, bei dem Methoden der Informationstheorie und der adaptiven Filtertechnik angewendet werden. Zudem wird ein praktischer Prototyp vorgestellt.