[发明专利]基于射频指纹的无线设备身份认证方法及其装置

说明书

本发明提供一种基于射频指纹的无线设备身份认证方法及其装置，该方法包括：获取授权设备的射频指纹；根据所获取的射频指纹为相应授权设备建立高斯混合模型；获取待认证设备的射频指纹；调用k近邻查找器，并在授权设备的射频指纹中查找距离待认证设备的射频指纹最近的至少两种射频指纹；将待认证设备的射频指纹输入到查找到的至少两种射频指纹所对应的授权设备的高斯混合模型中，计算出至少两种射频指纹所对应的授权设备的高斯混合模型的条件概率，并将计算出的条件概率中的最大值与预先设定的阈值进行比较，以判定待认证设备的身份。本申请的认证方法能够利用不同无线设备之间的硬件细微差异对其进行准确的身份认证。

技术领域

本发明涉及无线设备身份认证领域，特别涉及一种基于射频指纹的无线设备身份认证方法及其装置。

背景技术

传统的物联网身份认证机制是基于密码安全的，它的安全性只与密钥的长度相关联。随着计算机软件和硬件的快速发展，普通用户手中的设备也具有较强的计算能力，攻破密码也变得并不十分困难，这使得基于密码的物联网认证机制不再可靠。基于密码的认证机制只能通过增加密码的长度来提高认证机制的安全性。但由于物联网设备的计算能力有限，太过复杂的密码计算将会超过物联网设备的计算负荷。

针对这种基于密码的认证机制的这项缺陷，国内外相继有学者开展基于非密码认证的轻量级物联网安全认证机制。由于物理层的硬件特性不容易被仿制和伪造，它能够解决基于密码的认证机制的不足，所以研究利用无线设备的物理层硬件特性去增强无线网络安全性得到了越来越多的关注。以下是我国在射频指纹认证方面，一些具有代表性的专利和它们的不足：

公开号为CN105162778A，公开日为2015-12-16的中国的专利文件中记载了一种基于射频指纹的跨层认证方法，他们的方法是通过比对授权设备的射频指纹与待认证设备的射频指纹的相似度进行判断，但是其方法需要跨层获取认证信息。

公开号为CN110087233A，公开日为2019-08-02的中国的专利文件中记载了一种基于射频指纹的无人机身份认证方法，此方法提取了无人机通信信号的DCTF的Haar-like特征，并使用SVM分类器进行身份识别，但对于未授权无人机，此专利并不具备防御能力。

公开号为CN107612949A，公开日为2018-01-19的中国的专利文件中记载了一种基于射频指纹的无线智能终端接入认证方法及系统，此方法提出了将射频指纹技术与认证协议相结合，使用射频指纹完成对无线设备与服务器之间的双向认证。但此方法并未提及具体的射频指纹提取方法和射频指纹认证方式。

因此，急需研究开发一种基于物理层的认证方法，其能够在不需要获取其它层认证信息的前提下，独立完成对待认证设备的身份认证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于射频指纹的无线设备身份认证方法，该方法能够在不需要获取其它层认证信息的前提下，独立完成对待认证设备的身份认证。

为了实现上述目的，本申请提供一种基于射频指纹的无线设备身份认证方法，所述认证方法包括：获取授权设备的射频指纹；根据所获取的射频指纹为相应授权设备建立高斯混合模型；获取待认证设备的射频指纹；调用k近邻查找器，并在所述授权设备的射频指纹中查找距离待认证设备的射频指纹最近的至少两种射频指纹；将待认证设备的射频指纹输入到上述查找到的至少两种射频指纹所对应的授权设备的高斯混合模型中，计算出至少两种射频指纹所对应的授权设备的高斯混合模型的条件概率，并将计算出的条件概率中的最大值与预先设定的阈值进行比较，以判定待认证设备的身份。

进一步地，根据所获取的射频指纹为相应授权设备建立高斯混合模型包括：根据所获取的每一台授权设备的射频指纹分别建立高斯混合模型。

进一步地，获取授权设备的射频指纹包括：多次采集授权设备的通信信号，并进行预处理和稳态信号段的截取；采用双谱估计算法求取所述稳态信号段的双谱值。