本发明公开了一种无需信道估计的IMSI/SUPI物理层密钥保护方法，基站在物理层解析自己的接收信号，并乘以随机接入响应对应的发送信号，得到基站处理后的接收信号；移动终端在物理层解析自己的接收信号，并乘以随机接入请求对应的发送信号，得到移动终端处理后的接收信号；基站对基站处理后的接收信号进行采样，获取采样值，并提取采样值的幅度和相位量化生成初始密钥比特；移动终端对移动终端处理后的接收信号进行采样，获取采样值，并提取采样值的幅度和相位量化生成初始密钥比特。本发明能够防止4G系统的IMSI和5G系统的SUPI通过明文传输方式泄露给攻击者，抵御针对物理层密钥生成的信号注入和信道操纵攻击并降低计算复杂度。