认知无线网络抗频谱感知数据篡改攻击算法研究

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为解决无线用户剧增带来的频谱资源匮乏问题,认知无线网络能通过动态的频谱接入实现频谱资源的高效使用,它具有动态频谱感知,允许重构网络,自适应通信等网络特性。但这些特性也给认知无线网络带来了新的安全威胁。频谱感知作为认知无线网络频谱分析和决策的先决步骤,容易受到频谱感知数据篡改攻击和模仿主用户攻击等的影响,最终导致频谱资源的浪费或对主用户造成干扰。因此,如何保证频谱感知数据的准确性,设计安全的感知算法,已成为认知无线网络频谱感知研究的重点。本文通过分析现有的频谱感知数据篡改攻击,提出了不同网络架构下抵御频谱感知数据篡改攻击的算法,具体工作如下:  1)针对分布式认知无线网络架构,对现有的频谱感知算法进行研究,通过分析和仿真证明已有算法存在着安全性缺陷和连通性问题,即在存在攻击者的情况下可能造成频谱决策的错误以及随着算法迭代过程的推进,网络可能被分割成孤立子网,造成不同的收敛结果。基于此,提出一种基于邻居检测的分布式感知算法,通过计算认知用户节点数据的单调性,变异系数等进行恶意性检测,将恶意节点从可信节点集合中删除,并且通过广播可信邻居节点和无闭集调节的方式在可信节点发生变化后保证网络的连通,且降低了收敛结束的条件,即当认知用户的感知数据足以对数据进行判决时即可结束收敛。通过仿真证明,提出的算法能够在保证网络连通性的基础上有效的抵御频谱感知数据篡改攻击,提高频谱决策的准确性。  2)针对中心式认知无线网络架构,分析主用户位置信息与感知数据的关系,提出一种基于数据库的安全定位感知算法,该算法中数据融合中心维护主用户信息、认知用户信息以及位置与信号强度关系的数据库,融合中心在每一轮接收到认知用户汇报的感知数据时,针对距离主用户不同的距离范围内认知用户接收的信号强度的不同对认知用户的感知数据可靠性进行判定,将感知数据与数据库中数据范围不匹配的用户数据删除,最终利用有效的感知数据还可以对主用户的位置进行估算。通过应用实例分析,提出的算法能够有效的抵御频谱感知数据篡改攻击,并且可以通过可信用户协作感知确定是否存在模仿主用户攻击。
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