認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)合作頻譜感知中的SSDF攻擊及其防御機(jī)制.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，日益增長(zhǎng)的頻譜需求與有限的頻譜資源之間的矛盾已成為制約無(wú)線通信發(fā)展的主要因素之一。由于認(rèn)知無(wú)線電（Cognitive radio，CR）技術(shù)可以有效地緩減頻譜資源緊缺問(wèn)題，使CR得以實(shí)現(xiàn)的首要環(huán)節(jié)的頻譜感知已經(jīng)為研究熱點(diǎn)。為了提高感知性能，常由多個(gè)認(rèn)知用戶合作完成頻譜感知。而頻譜感知的合作性引入了新的安全問(wèn)題，其中感知數(shù)據(jù)錯(cuò)誤化（Spectrum sensing data falsification，SSDF

2、）攻擊問(wèn)題是典型代表。在SSDF攻擊中，惡意用戶通過(guò)發(fā)送錯(cuò)誤感知結(jié)果給融合中心干擾其決策結(jié)果，導(dǎo)致主用戶受干擾或正常認(rèn)知用戶無(wú)法使用空閑頻譜資源。本文以認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)合作頻譜感知中的SSDF攻擊及其防御機(jī)制為題展開(kāi)研究，分別研究了基于軟數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知中的SSDF攻擊問(wèn)題、基于量化數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知中的SSDF攻擊問(wèn)題、SSDF攻擊場(chǎng)景下的聯(lián)合頻譜感知與資源分配方法，得到一些有意義的研究結(jié)果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針

3、對(duì)基于線性數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知下的概率型SSDF攻擊，給出了使融合中心盲化的攻擊策略。針對(duì)兩種軟數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知的概率型SSDF攻擊模型，通過(guò)使融合中心的修正偏差系數(shù)為零，論文導(dǎo)出了使融合中心盲化的SSDF攻擊策略；還提出了一種針對(duì)量化數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知的概率型SSDF攻擊模型，并推導(dǎo)了使融合中心盲化的條件。⑵針對(duì)基于軟數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知中的SSDF攻擊問(wèn)題，提出了一種基于信譽(yù)度的SSDF攻擊抵御方法。為降低SSDF攻擊

4、對(duì)合作頻譜感知性能的影響，提出了一種基于改進(jìn)ROCQ（Reputation, Opinion, Quality, and Credibility）的認(rèn)知用戶信譽(yù)度管理方法及其相應(yīng)的基于信譽(yù)度的安全合作頻譜感知方案，融合中心根據(jù)認(rèn)知用戶的感知結(jié)果、感知結(jié)果準(zhǔn)確度、感知結(jié)果可信度調(diào)整其信譽(yù)度，并采用信譽(yù)度加權(quán)的數(shù)據(jù)線性軟融合準(zhǔn)則，降低惡意用戶對(duì)合作頻譜感知性能的影響。研究結(jié)果表明，所提出的基于信譽(yù)度的合作頻譜感知可以有效緩解SSDF攻擊對(duì)合

5、作頻譜感知性能的影響。⑶針對(duì)基于量化數(shù)據(jù)融合的合作頻譜感知中的SSDF攻擊問(wèn)題，提出一種量化合作頻譜感知下的SSDF攻擊抵御方法。論文提出了一種利用最大輸出熵量化特性的惡意用戶識(shí)別方法，融合中心根據(jù)接收的感知數(shù)據(jù)估計(jì)各認(rèn)知用戶量化數(shù)據(jù)的概率質(zhì)量函數(shù)，利用最大輸出熵量化方法概率質(zhì)量函數(shù)為常數(shù)這一特性，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的惡意用戶，給出了相應(yīng)的判決門限選擇方法，并證明了方法的可行性與時(shí)間收斂性。研究結(jié)果表明，在已知惡意用戶量化方式條件下，所提出的用

6、戶識(shí)別方法可有效識(shí)別惡意用戶，明顯提高量化合作頻譜感知算法的性能。⑷針對(duì)SSDF攻擊能通過(guò)頻譜感知環(huán)節(jié)影響資源分配這一問(wèn)題，提出了SSDF攻擊場(chǎng)景下的聯(lián)合頻譜感知與資源分配方案，通過(guò)有效的激勵(lì)機(jī)制提升合作頻譜感知可靠性。論文將聯(lián)合頻譜感知與資源分配建模為加權(quán)比例公平性資源分配問(wèn)題，其中加權(quán)系數(shù)為認(rèn)知用戶的可信度。通過(guò)優(yōu)化問(wèn)題解耦與求解，得到頻譜感知時(shí)間、參與合作頻譜感知用戶數(shù)與資源分配結(jié)果。然后根據(jù)得到的參與合作頻譜感知用戶數(shù)，采用增強(qiáng)