[发明专利]基于非协调跳频的认知无线网络抗敌意干扰协作广播方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络通信，特别是涉及到认知无线网络安全，尤其是涉及一种基于非协调跳频的认知无线网络抗敌意干扰协作广播方法。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，无线产品开始走进千家万户，伴随着对更高速率以及更多频谱资源的需求。如今，频谱短缺已成为无线通信发展的瓶颈之一，而认知无线电(Cognitive Radio,CR)[J.Mitola,“Cognitive radio:An integrated agent architecture for software defined radio,”PhD.diss.,Royal Inst.Technol.(KTH),Stockholm,Sweden,2000.]技术能有效地提高频谱利用率。由于认知无线电采用开放式的频谱和动态接入方式，安全成为制约其发展的重要问题。在认知网络的物理层中，尽管已有的基于加密等上层安全机制依然是保障无线网络安全的核心环节，但是这些技术并没有直接解决针对无线环境的网络攻击[W.Xu,W.Trappe,Y.Zhang,and T.Wood,“The feasibility of launching and detecting jamming attacks in wireless networks,”In Proc.ACM Int.Sym Mobile Ad Hoc Networking and Computing(MobiHoc),2005,pp.46–57]：具有广播特性的无线信道很容易被遭受敌意干扰攻击。其中，敌意干扰攻击是一种通过占用网络节点通信信道,使合法用户不能进行正常数据转发的拒绝服务攻击。

扩频技术被认为是一种能够有效抵御干扰、降低截获概率、提高通信系统安全性能的重要手段。该技术利用伪随机码对被传输的信号的频谱进行扩展，使之占有的带宽远远大于信号本身的带宽，并且，扩频信号本身具有不可预测性，从而使其具有很强的抵御干扰攻击的能力。[A.Goldsmith,Wireless Communications.Cambridge,U.K.:Cam-bridge Univ.Press,2005]。[Lazos L,Liu S,Krunz M.Mitigating control-channel jamming attacks in multi-channel ad hoc networks[C].Proceedings of the2nd ACM Conference on Wireless Network Security,Zurich,Switzerland,2009]提出随机跳频算法抗内部干扰，同时[Liu Y,Ning P,Dai H,et al.Randomized differential DSSS:Jamming-resistant wireless broadcast communication[C].Proceedings of IEEE INFOCOM,San Diego,CA,United states,2010.]提出随机微分直接扩频机制。虽然传统的扩频技术在一定程度上提高了无线通信抗干扰能力，但是由于在通信开始前发送端与接收端需设定一个共享密钥，即直接扩频的扩频码和跳频通信的跳频图案，这个需求限制了通信的扩展性，尤其在一个动态的、多干扰的网络环境，提前分配共享密钥甚至是行不通[C.Popper,M.Strasser,andS.Cap kun,“Jamming-resistant broadcast communication without shared keys,”In Proc.USENIX Security Symp.,Montreal,Canada,2009]，[R.A.Poisel，“Modern Communications Jamming Principles and Techniques”,Norwood,MA:Artech House,2006]。