基于非協調跳頻的認知無線網絡抗敵意干擾協作廣播方法，涉及無線網絡通信。提供在不影響網絡的可擴展性以及通信效率的前提下應用于認知無線網絡的一種基于非協調跳頻的認知無線網絡抗敵意干擾協作廣播方法。首先采用源節點與認知用戶隨機選擇信道接入的非協調跳頻技術，不僅能夠抵御無線網絡敵意干擾攻擊，同時還克服了傳統跳頻因需要預先分享密鑰從而導致可擴展性差、安全性不高等問題；其次，引入認知用戶間的協作廣播機制，即讓完成廣播信息接收的認知用戶協助源節點，向網絡內剩余的認知用戶轉發廣播信息，從而提高了認知無線網絡的通信效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線網絡通信，特別是涉及到認知無線網絡安全，尤其是涉及一種。
技術介紹
隨著無線通信技術的高速發展，無線產品開始走進千家萬戶，伴隨著對更高速率以及更多頻譜資源的需求。如今，頻譜短缺已成為無線通信發展的瓶頸之一，而認知無線電(Cognitive Radio, CR)[J.Mitola, “Cognitive radio:An integrated agentarchitecture for software defined radio,，，PhD.diss.，Royal Inst.Technol.(KTH), Stockholm, Sweden, 2000.]技術能有效地提高頻譜利用率。由于認知無線電采用開放式的頻譜和動態接入方式，安全成為制約其發展的重要問題。在認知網絡的物理層中，盡管已有的基于加密等上層安全機制依然是保障無線網絡安全的核心環節，但是這些技術并沒有直接解決針對無線環境的網絡攻擊[W.Xu，W.Trappe，Y.Zhang，and T.Wood, “Thefeasibility of launching and detecting jamming attacks in wireless networks, ，，InProc.ACM Int.Sym Mobile Ad Hoc Networking and Computing (MobiHoc), 2005, pp.46-57]:具有廣播特性的無線信道很容易被遭受敵意干擾攻擊。其中，敵意干擾攻擊是一種通過占用網絡節點通信信道，使合法用戶不能進行正常數據轉發的拒絕服務攻擊。擴頻技術被認為是一種能夠有效抵御干擾、降低截獲概率、提高通信系統安全性能的重要手段。該技術利用偽隨機碼對被傳輸的信號的頻譜進行擴展，使之占有的帶寬遠遠大于信號本身的帶寬，并且，擴頻信號本身具有不可預測性，從而使其具有很強的抵御干擾攻擊白勺倉泛力。[A.Goldsmith, Wireless Communications.Cambridge, U.Κ.:Cam-bridgeUniv.Press, 2005] o [Lazos L,Liu S,Krunz M.Mitigating control-channel jammingattacks in mult1-channel ad hoc networks[C].Proceedings of the2nd ACMConference on Wireless Network Security, Zurich, Switzerland, 2009]提出隨機跳頻算法抗內部干擾，同時[Liu Y, Ning P, Dai H, et al.Randomized differentialDSSS:Jamming-resistant wireless broadcast communication[C].Proceedings ofIEEE INF0C0M, San Diego, CA, United states, 2010.]提出隨機微分直接擴頻機制。雖然傳統的擴頻技術在一定程度上提高了無線通信抗干擾能力，但是由于在通信開始前發送端與接收端需設定一個共享密鑰，即直接擴頻的擴頻碼和跳頻通信的跳頻圖案，這個需求限制了通信的擴展性，尤其在一個動態的、多干擾的網絡環境，提前分配共享密鑰甚至是行不通[C.Popper, M.Strasser, andS.Cap kun, “Jamming-resistantbroadcast communication without shared keys, ” In Proc.USENIX SecuritySymp., Montreal, Canada, 2009], [R.A.Poisel, “Modern Communications JammingPrinciples and Techniques，，，Norwood, MA: Artech House, 2006]。為了克服傳統跳頻技術的不足，Leemon[L.Baird, ff.Bahn, M.Collins, Μ.Carlisle, and S.Butler, “Keyless jam resistance,，，In Proc.1EEE Inf.Assuranceand Security Workshop, 2007, pp.143 - 150]。[M.Strasser, C.Popper, S.Capkun, andM.Cagalj, “Jamming-resistant key establishment using uncoordinated frequencyhopping, ” In Proc.1EEE Symp.Security and Privacy, 2008, 64 - 78]率先提出無需共享密鑰的跳頻方案，通過定義一種能夠結合按位或的碼字，然后進行有效、可靠的解碼，則提出非協調跳頻技術來打破傳統跳頻技術中抗敵意干擾與共享密鑰之間的依賴關系。在非協調跳頻通信中，源節點與接收節點采取隨機信道接入的方式，當接收節點與源節點接入到相同信道時，廣播數據包被接收。但這樣的隨機信道接入降低了系統的通信效率° [M.Strasser, C.Popper, and S.Capkun, iiEffi cient uncoordinated FHSSant1-jamming communication,，，In Proc.ACM Int.Symp.Mobile Ad Hoc Networking andComputing (MobiHoc), New Orleans, LA, 2009],在非協調跳頻技術中加入差錯控制編碼以及單向認證，提高了通信效率。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供在不影響網絡的可擴展性以及通信效率的前提下應用于認知無線網絡的一種。本專利技術包括以下步驟:I)認知源節點將廣播信息分成等長度的數據包；2)認知源節點檢測主用戶未使用的頻段；3)認知源節點從主用戶未使用頻段內隨機選擇一個信道接入；4)認知源節點隨機選擇一個數據包廣播發送；5)認知源節點判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束廣播通信，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟3)；6)認知用戶檢測主用戶未使用頻段；7)認知用戶從主用戶未使用的頻段內隨機選取一個信道接入；8)認知用戶在信道停留時間內持續監聽信道；9)信道停留時間內是否檢測到廣播數據包，若是，則將廣播廣播數據包傳至信息認證模塊，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)；10)信息認證模塊判定該廣播數據包是否初次到達，若是，則將廣播數據包傳至信息重組模塊，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)；11)信息重組模塊判定是否已接收到完整廣播信息，若是，則向認知網絡內所有認知用戶廣播含本節點信息的ACK信號，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)；12)判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束通信，否則啟動中繼模式；13)中繼模式下，認知用戶將接收到的完整廣播信息分成等長度的數據包；14)認知用戶從主用戶未使用頻段內隨機選擇一個信道接入；15)認知用戶隨機選擇本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于非協調跳頻的認知無線網絡抗敵意干擾協作廣播方法，其特征在于包括以下步驟：1)認知源節點將廣播信息分成等長度的數據包；2)認知源節點檢測主用戶未使用的頻段；3)認知源節點從主用戶未使用頻段內隨機選擇一個信道接入；4)認知源節點隨機選擇一個數據包廣播發送；5)認知源節點判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束廣播通信，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟3)；6)認知用戶檢測主用戶未使用頻段；7)認知用戶從主用戶未使用的頻段內隨機選取一個信道接入；8)認知用戶在信道停留時間內持續監聽信道；9)信道停留時間內是否檢測到廣播數據包，若是，則將廣播廣播數據包傳至信息認證模塊，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)；10)信息認證模塊判定該廣播數據包是否初次到達，若是，則將廣播數據包傳至信息重組模塊，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)；11)信息重組模塊判定是否已接收到完整廣播信息，若是，則向認知網絡內所有認知用戶廣播含本節點信息的ACK信號，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)；12)判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束通信，否則啟動中繼模式；13)中繼模式下，認知用戶將接收到的完整廣播信息分成等長度的數據包；14)認知用戶從主用戶未使用頻段內隨機選擇一個信道接入；15)認知用戶隨機選擇一個數據包從該信道廣播發送；16)認知用戶判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束通信，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟14)。...
【技術特征摘要】
1.基于非協調跳頻的認知無線網絡抗敵意干擾協作廣播方法，其特征在于包括以下步驟: 1)認知源節點將廣播信息分成等長度的數據包； 2)認知源節點檢測主用戶未使用的頻段； 3)認知源節點從主用戶未使用頻段內隨機選擇一個信道接入； 4)認知源節點隨機選擇一個數據包廣播發送； 5)認知源節點判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束廣播通信，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟3)； 6)認知用戶檢測主用戶未使用頻段； 7)認知用戶從主用戶未使用的頻段內隨機選取一個信道接入； 8)認知用戶在信道 停留時間內持續監聽信道； 9)信道停留時間內是否檢測到廣播數據包，若是，則將廣播廣播數據包傳至信息認證模塊，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)； 10)信息認證模塊判定該廣播數據包是否初次到達，若是，則將廣播數據包傳至信息重組模塊，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)； 11)信息重組模塊判定是否已接收到完整廣播信息，若是，則向認知網絡內所有認知用戶廣播含本節點信息的ACK信號，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟7)； 12)判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束通信，否則啟動中繼模式； 13)中繼模式下，認知用戶將接收到的完整廣播信息分成等長度的數據包； 14)認知用戶從主用戶未使用頻段內隨機選擇一個信道接入； 15)認知用戶隨機選擇一個數據包從該信道廣播發送； 16)認知用戶判斷是否所有認知用戶都已收到完整廣播信息，若是，則結束通信，否則在信道停留時間結束后重新回到步驟14)。2.如權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖亮，陳桂權，李燕，
申請(專利權)人：廈門大學，
類型：發明
國別省市：福建;35
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