[发明专利]一种基于区块链的协作频谱感知位置隐私保护方法

说明书

本发明公开一种基于区块链的协作频谱感知位置隐私保护方法，利用区块链的匿名性，使次用户匿名上传感知报告到区块链上，切断了感知报告和次用户的关联性，防止融合中心在解密时将感知报告和次用户关联起来，保护了感知报告在融合过程的安全性；利用椭圆曲线密码学技术使次用户对感知报告进行加密和签名，避免感知报告在传输过程中被窃取和篡改，保证了感知报告在传输过程的机密性和完整性；该方法利用时间戳，避免感知报告在传输过程中被重放，保证了感知报告在传输过程的时效性。本发明利用智能合约的自动验证特性，让智能合约代替融合中心自动验证感知报告的数字签名，从而减小了融合中心的计算开销。

技术领域

本发明涉及认知无线网络安全领域，尤其涉及一种基于区块链的协作频谱感知位置隐私保护方法。

背景技术

协作频谱感知是认知无线网络中一种有效解决频谱资源稀缺的方法。它允许非授权用户(次用户)感知授权用户(主用户)的空闲频谱，并在不干扰授权用户的前提下，共同使用频谱资源，，从而提高频谱资源的利用率，缓解频谱资源紧张的问题。协作频谱感知一般分为集中式和分布式两种场景。在集中式场景下，有一个中心控制节点-融合中心和多个次用户。融合中心负责发布频谱感知任务和融合分析感知报告。次用户负责执行频谱感知任务并生成感知报告。次用户一般采用能量检测方法。首先，它通过对比接收信号强度值和设定的能量门限值来检测主用户的信号状态并形成感知报告；然后，每个次用户发送当地的感知报告给融合中心。融合中心根据融合算法融合这些感知报告，生成融合结果，即主用户当前的频谱使用状态，并向外公布；最后，次用户根据自身需求可以申请使用频谱。在分布式场景下，每个次用户充当融合中心的角色。次用户之间互相分享当地的感知报告，经过协商分析得出最终的融合结果。

随着移动互联网的持续发展以及物联网的高速增长，移动用户数量呈指数式增长，人们对频谱的需求也急剧上升，协作频谱感知的重要性愈发突出。然而，相关学者指出协作频谱感知中存在位置隐私泄漏问题。造成位置隐私泄漏的根本原因是次用户的感知报告一般是对电视频谱的信号强度测量值，和次用户的位置息息相关。在感知报告的传输过程中，敌手可能会窃取感知报告；在感知报告的融合过程中，半可信的融合中心可能好奇次用户的位置并试图窥探次用户的感知报告。敌手(包括半可信的融合中心)从次用户的感知报告中可以推断次用户的位置，并利用数据挖掘等技术对次用户的其他隐私信息进行进一步的推测，如个人嗜好、生活习惯、宗教信仰等，造成严重的隐私泄漏问题。此外，在感知报告的传输过程中，感知报告也可能遭到重放攻击和篡改攻击，这两种攻击最终都将导致融合中心得出不正确的融合结果，干扰认知无线网络的正常运行。

现有的位置隐私保护方法主要采用密码学技术，但是它带来的计算开销和通信开销都比较大，实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链的协作频谱感知位置隐私保护方法，。

本发明采用的技术方案是：

一种基于区块链的协作频谱感知位置隐私保护方法，其包括以下步骤：

步骤1，密钥生成中心生成系统参数，然后融合中心和次用户分别生成自己的公钥和私钥；

步骤2，融合中心发布频谱感知任务Task＝{TID,Inf,Tim,Pla,Num,Rew}，其中，TID为频谱感知任务序号，Inf为任务的指定频段范围、Tim为任务的执行时间段、Pla为任务的地理区域、Num为次用户数量、Rew为感知报酬；

步骤3，执行感知任务：次用户SU_i评估感知开销并和感知报酬进行对比以决定是否参加感知任务；决定接受任务后，次用户SU_i携带感知设备到指定地点，感知和收集主用户的信号，感知设备自动生成当地的感知报告m_i；

步骤4，对感知报告m_i进行加密和签名后上传到区块链上；