本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中安全機制與關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)(Cognitive wireless Network, CWN)作為新一代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,一方面致力于頻譜資源動態(tài)可控共享提高頻譜資源利用效率,另一方面著眼于異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)融合互通提升網(wǎng)絡(luò)端到端效能,從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)容量的有效提升。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)作為一種解決頻譜資源短缺問題的技術(shù)得到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛推崇,成為近年來研究的熱點。然而,認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量和頻譜資源利用率提升的同時也帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn),特別是以唯一的認(rèn)知特征呈現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全問題。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)除了具有傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)固有威脅外,還具有針對認(rèn)知能力和重構(gòu)的特有威脅。網(wǎng)絡(luò)安全是認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)成功推廣和應(yīng)用的基本條件,盡管對認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)安全已進(jìn)行了大量的研究,但是系統(tǒng)化地研究認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)安全依然面臨眾多難題。本文主要針對安全威脅對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)性能的影響,理論分析了網(wǎng)絡(luò)的安全容量,提出了新的攻擊檢測方法,并系統(tǒng)研究了檢測到攻擊用戶之后所采取的安全管控機制,主要工作和創(chuàng)新如下。1、認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)安全容量理論研究。首先分析了理想網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)容量與節(jié)點密度的關(guān)系,得到認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量域。其次,在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)受到安全威脅的情況下,研究了網(wǎng)絡(luò)鏈路存在竊聽時的保密容量,以及網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊干擾時的中斷容量。最后,綜合考慮主動和被動兩種攻擊威脅,提出了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的安全容量。在不考慮傳統(tǒng)的攻擊干擾的情況下,得到了安全容量的閉式解,仿真實驗證明了不同威脅條件下認(rèn)知節(jié)點數(shù)與傳輸容量、保密容量以及安全容量的關(guān)系。2、認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測技術(shù)研究。首先,針對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的一般攻擊特性,提出了分布式入侵協(xié)作檢測機制,分析了次用戶攻擊檢測方法,設(shè)計了新型頻譜檢測周期幀格式,并采用了雙門限判決協(xié)作感知的方法,仿真驗證該機制顯著提升了攻擊的檢測性能。其次,針對高級的主用戶模擬攻擊方式,提出了基于信道參數(shù)估計的攻擊檢測方法,利用攻擊者很難模仿信道陰影衰落特征參數(shù)的時不變特性,采用檢測性能逼近極大似然估計且復(fù)雜度低的EM(Expectation Maximization, EM)算法,通過改進(jìn)EM算法實現(xiàn)對信道參數(shù)的快速判決,并推導(dǎo)出了攻擊檢測概率閉式解,該方式以較小的計算代價換取了檢測精度,大大提高了攻擊檢測概率。3、認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的安全管理機制研究。針對檢測到攻擊用戶(也稱作行為不端用戶)后如何處理的問題,提出了基于信任判決的安全管理機制。首先,研究置信度建模,給出了置信度的一般屬性,并詳細(xì)說明了信任值的產(chǎn)生、表征、度量、交互和更新的過程。其次,給出了基于信任值的懲罰機制,針對三種不同的行為不端用戶分別采取不同懲罰措施,實現(xiàn)對其的有效管理。此外,文章還考慮了管理機制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),采取FC(Fusion Center)中心管控與簇頭網(wǎng)絡(luò)的分層架構(gòu),減緩FC在信任值更新過程的負(fù)擔(dān)。最后,給出安全管理機制的流程,仿真驗證了信任值的產(chǎn)生規(guī)則、衰減特性、簇頭選取、懲罰機制等,此外,仿真證明了：在認(rèn)知用戶交互情況下安全管理機制可以有效提升網(wǎng)絡(luò)安全性能,并且網(wǎng)內(nèi)存在大量認(rèn)知用戶時網(wǎng)絡(luò)分簇可以有效降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。最后,本文對所做的研究工作進(jìn)行總結(jié),分析了研究當(dāng)中的不足,并對未來的研究方向進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò) 安全容量 攻擊用戶檢測 安全管理機制
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 研究背景及意義14-22
• 1.1.1 無線通信發(fā)展歷程14-17
• 1.1.2 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)概述17-18
• 1.1.3 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題18-22
• 1.2 論文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)22-26
• 1.2.1 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中安全容量理論研究23
• 1.2.2 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中行為不端用戶檢測技術(shù)研究23-24
• 1.2.3 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于信任判決的安全管理機制研究24
• 1.2.4 論文組織結(jié)構(gòu)24-26
• 參考文獻(xiàn)26-30
• 第二章 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)通信與安全理論基礎(chǔ)30-48
• 2.1 信息論30-33
• 2.1.1 信息量30-31
• 2.1.2 熵31-32
• 2.1.3 互信息32-33
• 2.1.4 鑒別信息33
• 2.2 參數(shù)估計理論33-35
• 2.2.1 估計的性能評估33-34
• 2.2.2 Cramer-Rao下界34
• 2.2.3 Bayes估計34-35
• 2.2.4 極大似然估計35
• 2.3 信號檢測理論35-38
• 2.3.1 檢測的數(shù)學(xué)問題35-36
• 2.3.2 信號檢測的性能36
• 2.3.3 貝葉斯判決準(zhǔn)則36-37
• 2.3.4 Neyman-Pearson準(zhǔn)則37-38
• 2.4 安全通信論38-41
• 2.4.1 安全通信論的基本問題39-40
• 2.4.2 香農(nóng)保密定理40-41
• 2.5 信任管理理論41-44
• 2.5.1 信任的定義41-42
• 2.5.2 信任的度量42-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻(xiàn)45-48
• 第三章 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)安全容量理論研究48-72
• 3.1 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)容量48-54
• 3.1.1 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)容量尺度定律49-51
• 3.1.2 非攻擊干擾下的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)傳輸容量51-54
• 3.2 保密容量54-59
• 3.2.1 竊聽信道模型55-57
• 3.2.2 保密容量57-59
• 3.3 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的安全容量59-66
• 3.3.1 系統(tǒng)模型59-61
• 3.3.2 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的保密容量61-62
• 3.3.2.1 主網(wǎng)絡(luò)的保密容量61-62
• 3.3.2.2 次網(wǎng)絡(luò)的保密容量62
• 3.3.3 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中干擾對容量的影響62-65
• 3.3.3.1 主用戶的中斷容量62-64
• 3.3.3.2 次用戶的中斷容量64-65
• 3.3.3.3 竊聽用戶的中斷容量65
• 3.3.4 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的安全容量65-66
• 3.4 仿真結(jié)果分析66-69
• 3.5 本章小結(jié)69-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 第四章 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測技術(shù)研究72-106
• 4.1 頻譜感知技術(shù)72-74
• 4.1.1 能量檢測72-73
• 4.1.2 循環(huán)平穩(wěn)特征檢測73-74
• 4.1.3 匹配濾波檢測74
• 4.2 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的攻擊類型74-77
• 4.3 分布式入侵協(xié)作檢測77-86
• 4.3.1 系統(tǒng)模型77-79
• 4.3.1.1 PUEA攻擊場景77-78
• 4.3.1.2 周期檢測模型78-79
• 4.3.2 分布式入侵檢測機制79-84
• 4.3.2.1 DCIDS79-80
• 4.3.2.2 概率密度函數(shù)和接收功率80-81
• 4.3.2.3 條件概率假設(shè)分析81
• 4.3.2.4 協(xié)作用戶選擇81-83
• 4.3.2.5 機制流程83-84
• 4.3.3 仿真驗證84-86
• 4.4 基于信道參數(shù)估計的攻擊檢測86-97
• 4.4.1 系統(tǒng)模型86-88
• 4.4.2 高級PUEA分析88-91
• 4.4.3 基于EM算法的信道參數(shù)檢測91-94
• 4.4.3.1 基于EM算法的信道參數(shù)估計92-93
• 4.4.3.2 基于EM算法的攻擊檢測93-94
• 4.4.4 仿真驗證94-97
• 4.5 本章小結(jié)97-99
• 參考文獻(xiàn)99-106
• 第五章 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)安全管理機制研究106-130
• 5.1 置信度機制建模106-111
• 5.1.1 置信度屬性107
• 5.1.2 信任的產(chǎn)生107-108
• 5.1.3 信任的表征108-109
• 5.1.4 信任的度量109-110
• 5.1.5 信任的交互110-111
• 5.1.6 信任值的更新111
• 5.2 獎懲機制111-113
• 5.3 雙層等級架構(gòu)113-118
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型114-115
• 5.3.2 簇頭選擇115-116
• 5.3.3 FC與認(rèn)知用戶間的信任值的存儲116-118
• 5.3.3.1 CH中信任值的存儲117
• 5.3.3.2 FC中信任值的存儲117-118
• 5.3.4 復(fù)雜度分析118
• 5.4 安全管理機制流程118-121
• 5.4.1 直接信任值119
• 5.4.2 間接推薦信任值119
• 5.4.3 歷史信任值119-120
• 5.4.4 信任獎勵值120
• 5.4.5 機制流程120-121
• 5.5 仿真驗證與結(jié)果分析121-127
• 5.5.1 信任值產(chǎn)生規(guī)則121-122
• 5.5.2 衰減性122-123
• 5.5.3 簇頭的選擇123-124
• 5.5.4 懲罰性驗證124-126
• 5.5.5 成功傳輸率126-127
• 5.5.6 性能分析127
• 5.6 本章小結(jié)127-129
• 參考文獻(xiàn)129-130
• 第六章 總結(jié)與展望130-132
• 6.1 論文總結(jié)130-131
• 6.2 后續(xù)工作展望131-132
• 附錄縮略語對照表132-136
• 致謝136-138
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄138-140
• 作者攻讀學(xué)位期間參與的項目目錄140

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 朱耀;張水蓮;朱義君;高燕;楊光;楊三;;基于協(xié)作功率被動調(diào)整的MIMO系統(tǒng)安全容量算法[J];信息工程大學(xué)學(xué)報;2012年01期

2 ;[J];;年期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李建武;認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中安全機制與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳志成;基于極化濾波的物理層安全技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 譚小群;基于風(fēng)險的化工園區(qū)安全容量評估模型及應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2011年

3 馮元;無線通信中物理層安全容量的研究[D];南京郵電大學(xué);2014年

4 柯騰輝;未來綠色接入網(wǎng)中安全協(xié)作關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

5 李雯雯;基于R-E-B優(yōu)選產(chǎn)業(yè)鏈的化工園區(qū)風(fēng)險及安全容量評估方法研究1[D];華南理工大學(xué);2014年

6 張余樂;無線通信物理層安全技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中安全機制與關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：262828