本文關(guān)鍵詞：認(rèn)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(wù)和技術(shù)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(guān)技術(shù)的健康發(fā)展。而頻譜使用的實(shí)際情況是,某些頻段上承載的業(yè)務(wù)已經(jīng)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(wù)的高效進(jìn)行,還造成了頻譜資源的浪費(fèi)。為了合理且充分地利用稀缺的頻譜資源,“認(rèn)知無線電”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在認(rèn)知無線電技術(shù)中,未授權(quán)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(duì)授權(quán)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(jī)接入空閑的服務(wù)于授權(quán)用戶的頻段,從而提高頻譜資源的利用率。然而在實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)——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(shù)據(jù)篡改攻擊(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)。本文主要對(duì)頻譜感知中存在的PUE攻擊和SSDF攻擊進(jìn)行研究,并分別提出了有效的防御方案,主要工作如下:針對(duì)頻譜感知過程中可能發(fā)生PUE攻擊的兩種情形,分別設(shè)計(jì)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(duì)接收信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證;而在“主用戶基站—認(rèn)知用戶”的通信階段,采用HASH鏈逆序發(fā)放的方法驗(yàn)證接收信號(hào)。方案利用HASH函數(shù)的不可逆性和防偽造性結(jié)合安全的防御模型以保證方案的安全性;同時(shí)充分利用HASH函數(shù)的計(jì)算高效性及HASH鏈具有的密鑰自主更新特性來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開銷、驗(yàn)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(duì)SSDF攻擊,對(duì)加權(quán)序貫似然比檢測(cè)的信譽(yù)值更新機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)。首先,考慮實(shí)際感知環(huán)境中不同次用戶的信噪比不同,以相應(yīng)比例加權(quán)次用戶信譽(yù)值的更新步長(zhǎng);其次,將次用戶歷史感知結(jié)果的正確水平作為信譽(yù)值更新的依據(jù),構(gòu)造系數(shù)使信譽(yù)值的更新步長(zhǎng)隨錯(cuò)誤感知次數(shù)的增加而遞進(jìn)變化,以此防御惡意用戶發(fā)起復(fù)雜的非連續(xù)性攻擊。仿真結(jié)果表明,新的信譽(yù)值更新機(jī)制均具有較好的檢測(cè)性能,能夠有效地防御不同類型的數(shù)據(jù)篡改攻擊。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無線電 頻譜感知 仿冒主用戶攻擊 HASH鏈 數(shù)據(jù)篡改攻擊 加權(quán)序貫似然比檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN925
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 認(rèn)知無線電簡(jiǎn)介10-15
• 1.1.1 認(rèn)知無線電的研究背景和意義10-11
• 1.1.2 認(rèn)知無線電的定義及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.1.3 認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)14-15
• 1.2 頻譜感知技術(shù)簡(jiǎn)介15-21
• 1.2.1 單節(jié)點(diǎn)頻譜感知16-17
• 1.2.2 多節(jié)點(diǎn)協(xié)作頻譜感知17-21
• 1.3 本文結(jié)構(gòu)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(xiàn)狀22-27
• 2.1.1 PUE攻擊的研究現(xiàn)狀23-27
• 2.2 數(shù)據(jù)篡改攻擊(SSDF攻擊)及其研究現(xiàn)狀27-32
• 2.2.1 SSDF的攻擊類型28-29
• 2.2.2 SSDF攻擊的研究現(xiàn)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(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)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(duì)情形一的防御方案36-37
• 3.3.2 針對(duì)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(jié)43-44
• 第四章 基于加權(quán)序貫檢測(cè)的防御SSDF攻擊的方案44-55
• 4.1 系統(tǒng)模型44-46
• 4.2 改進(jìn)的信譽(yù)值機(jī)制46-49
• 4.3 仿真分析49-54
• 4.3.1“Always攻擊”下的檢測(cè)性能49-51
• 4.3.2“智能攻擊”下的檢測(cè)性能51-52
• 4.3.3“概率攻擊”下的檢測(cè)性能52-54
• 4.4 小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文總結(jié)55-56
• 5.2 研究方向展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 致謝61-63
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄)63

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