認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中安全合作機(jī)制的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線業(yè)務(wù)呈幾何級(jí)數(shù)迅猛增長(zhǎng)，有限的頻譜資源顯得越來越匱乏。頻譜短缺已成為制約無線電通信系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展的“瓶頸”。而現(xiàn)有的頻譜分配方式缺乏靈活性導(dǎo)致了頻譜資源的浪費(fèi)和局部擁擠。為了緩解以上矛盾，人們提出了認(rèn)知無線電技術(shù)。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)作為認(rèn)知無線電技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化，成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。
　　在總結(jié)現(xiàn)有方法和研究成果的基礎(chǔ)上，本論文分別針對(duì)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)工作流程的三個(gè)組成部分:感知調(diào)度、合作感知及數(shù)據(jù)傳輸

2、，研究各階段面臨的安全威脅，并提出相應(yīng)的安全解決方案。主要包括可抑制自私節(jié)點(diǎn)的安全感知合作與調(diào)度機(jī)制，可抵御虛假數(shù)據(jù)的安全合作感知算法，以及可定位惡意節(jié)點(diǎn)的安全數(shù)據(jù)融合策略。
　　安全感知調(diào)度是考慮認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中存在自私節(jié)點(diǎn)拒絕進(jìn)行頻譜感知以節(jié)省自身能量，在此情況下保證網(wǎng)絡(luò)中有足夠的貢獻(xiàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行感知，并為其從多個(gè)授權(quán)信道中選擇最合適的信道進(jìn)行感知。本文通過采用進(jìn)化博弈論方法，有效抑制自私節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。同時(shí)，使用基于信道不確定性的合作

3、聯(lián)盟機(jī)制，最大程度降低信道狀態(tài)不確定性，保證網(wǎng)絡(luò)感知性能?？傊兄{(diào)度主要解決兩個(gè)問題:節(jié)點(diǎn)是否參與頻譜感知;如果參與，選擇哪個(gè)信道進(jìn)行感知。在完成感知調(diào)度之后，選擇同一信道的節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)聯(lián)盟，并通過相互合作完成對(duì)該信道的感知，即進(jìn)行合作感知。
　　安全合作感知是考慮參與合作的節(jié)點(diǎn)中存在部分惡意節(jié)點(diǎn)的情況下，確保頻譜感知的安全、有效、穩(wěn)定。在對(duì)授權(quán)頻譜進(jìn)行合作感知的過程中，節(jié)點(diǎn)將各自的本地感知結(jié)果發(fā)送到融合中心，由融合中心綜合考慮

4、所有節(jié)點(diǎn)的信息，就授權(quán)頻譜是否空閑做出最后結(jié)論。而在各節(jié)點(diǎn)發(fā)送本地感知結(jié)果的過程中，惡意節(jié)點(diǎn)可能偽造數(shù)據(jù)，將虛假信息發(fā)送給融合中心，企圖影響最終的感知結(jié)果，降低網(wǎng)絡(luò)性能。本論文針對(duì)此類惡意節(jié)點(diǎn)，引入可信度的概念，通過特定的算法設(shè)計(jì)，使得惡意節(jié)點(diǎn)可信度低，從而有效削弱惡意節(jié)點(diǎn)對(duì)最終結(jié)果的消極影響。
　　安全數(shù)據(jù)融合機(jī)制是考慮認(rèn)知節(jié)點(diǎn)在有效接入空閑頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程中面臨數(shù)據(jù)篡改的威脅，保證接收到的數(shù)據(jù)安全有效。本文主要考慮數(shù)據(jù)傳輸

5、過程中的數(shù)據(jù)融合機(jī)制，以減少冗余數(shù)據(jù)，降低通訊代價(jià)。由于原始數(shù)據(jù)在傳輸過程中經(jīng)過融合變得模糊，為中間融合節(jié)點(diǎn)篡改數(shù)據(jù)提供了機(jī)會(huì)。針對(duì)這個(gè)問題，本論文提出安全融合機(jī)制，有效檢測(cè)數(shù)據(jù)在融合過程中是否被中間節(jié)點(diǎn)篡改。與此同時(shí)，一旦中間節(jié)點(diǎn)發(fā)起惡意攻擊篡改數(shù)據(jù)，我們將對(duì)惡意節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。這樣能夠有效找到特定攻擊節(jié)點(diǎn)，將其排除出網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)安全。本論文為最先在惡意融合節(jié)點(diǎn)定位方面進(jìn)行研究探討的工作。除此之外，本論文提出的方法還在一定程度上降低了