本文關鍵詞：認知無線電頻譜感知中安全問題的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線通信業(yè)務和技術的快速發(fā)展使得本就有限的無線頻譜資源更加匱乏,很大程度上限制了無線相關技術的健康發(fā)展。而頻譜使用的實際情況是,某些頻段上承載的業(yè)務已經接近飽和,而有些頻段的使用率卻是非常低的,這樣的頻譜使用方式不但影響了無線業(yè)務的高效進行,還造成了頻譜資源的浪費。為了合理且充分地利用稀缺的頻譜資源,“認知無線電”技術應運而生。在認知無線電技術中,未授權用戶(也稱次用戶,Secondary User,SU)通過感知無線環(huán)境尋找空閑的頻譜資源,在不對授權用戶(也稱主用戶,Primary User,PU)正常使用頻譜造成影響的前提下,被允許伺機接入空閑的服務于授權用戶的頻段,從而提高頻譜資源的利用率。然而在實現認知無線電的關鍵技術——頻譜感知的過程中,存在著不容忽視的安全問題:主用戶仿冒攻擊(Primary User Emulation,PUE)和數據篡改攻擊(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)。本文主要對頻譜感知中存在的PUE攻擊和SSDF攻擊進行研究,并分別提出了有效的防御方案,主要工作如下:針對頻譜感知過程中可能發(fā)生PUE攻擊的兩種情形,分別設計了不同的基于HASH鏈的防御方案。在“主用戶—主用戶基站”的通信階段,方案通過自主更新HASH密鑰對接收信號進行驗證;而在“主用戶基站—認知用戶”的通信階段,采用HASH鏈逆序發(fā)放的方法驗證接收信號。方案利用HASH函數的不可逆性和防偽造性結合安全的防御模型以保證方案的安全性;同時充分利用HASH函數的計算高效性及HASH鏈具有的密鑰自主更新特性來實現系統(tǒng)開銷、驗證效率的優(yōu)化。分析表明,該方案安全高效,能夠有效解決頻譜感知中存在的仿冒主用戶攻擊問題。針對SSDF攻擊,對加權序貫似然比檢測的信譽值更新機制進行改進。首先,考慮實際感知環(huán)境中不同次用戶的信噪比不同,以相應比例加權次用戶信譽值的更新步長;其次,將次用戶歷史感知結果的正確水平作為信譽值更新的依據,構造系數使信譽值的更新步長隨錯誤感知次數的增加而遞進變化,以此防御惡意用戶發(fā)起復雜的非連續(xù)性攻擊。仿真結果表明,新的信譽值更新機制均具有較好的檢測性能,能夠有效地防御不同類型的數據篡改攻擊。
【關鍵詞】：認知無線電 頻譜感知 仿冒主用戶攻擊 HASH鏈 數據篡改攻擊 加權序貫似然比檢測
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 認知無線電簡介10-15
• 1.1.1 認知無線電的研究背景和意義10-11
• 1.1.2 認知無線電的定義及研究現狀11-14
• 1.1.3 認知無線電的關鍵技術14-15
• 1.2 頻譜感知技術簡介15-21
• 1.2.1 單節(jié)點頻譜感知16-17
• 1.2.2 多節(jié)點協作頻譜感知17-21
• 1.3 本文結構21-22
• 第二章 頻譜感知中的安全問題22-34
• 2.1 仿冒主用戶攻擊(PUE攻擊)及其研究現狀22-27
• 2.1.1 PUE攻擊的研究現狀23-27
• 2.2 數據篡改攻擊(SSDF攻擊)及其研究現狀27-32
• 2.2.1 SSDF的攻擊類型28-29
• 2.2.2 SSDF攻擊的研究現狀29-32
• 2.3 干擾主用戶攻擊32-34
• 第三章 基于HASH鏈的防御PUE攻擊的方案34-44
• 3.1 方案基于的認知無線電網絡模型34-35
• 3.2 HASH鏈35-36
• 3.3 基于HASH鏈的防御PUE攻擊的方案36-43
• 3.3.1 針對情形一的防御方案36-37
• 3.3.2 針對情形二的防御方案37-39
• 3.3.3 安全性分析39-41
• 3.3.4 效率分析41
• 3.3.5 開銷分析41-43
• 3.4 小結43-44
• 第四章 基于加權序貫檢測的防御SSDF攻擊的方案44-55
• 4.1 系統(tǒng)模型44-46
• 4.2 改進的信譽值機制46-49
• 4.3 仿真分析49-54
• 4.3.1“Always攻擊”下的檢測性能49-51
• 4.3.2“智能攻擊”下的檢測性能51-52
• 4.3.3“概率攻擊”下的檢測性能52-54
• 4.4 小結54-55
• 第五章 總結與展望55-57
• 5.1 全文總結55-56
• 5.2 研究方向展望56-57
• 參考文獻57-61
• 致謝61-63
• 附錄A (攻讀碩士學位期間發(fā)表論文目錄)63

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