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认知无线网络合作感知安全机制研究

作　者: 李帅
导　师: 关新平
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 认知无线电安全合作感知
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 73次
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内容摘要

认知无线电被认为是解决频谱资源紧张矛盾的关键性技术。在认知无线网络中,二级用户需要检测主用户的活动,并且可以在频谱空闲的情况下,接入使用这些频谱。通过这种方式,频谱资源就会被更好的利用起来。在认知无线网络中,二级用户常常需要合作的进行频谱感知,用户之间的这种合作会因为空间分集的增加而大大的提高频谱感知的精度。但是,合作频谱感知也会带来安全隐患。在本论文中,发现了两种全新的安全威胁:发现了合作感知当中的位置隐私泄露问题。我们发现,当二级用户参与合作感知的时候,他的位置信息便会泄露。外部的攻击者或者是不可信的融合中心可以通过这个二级用户的感知报告来较为准确的推测出此二级用户的物理位置。发现了合作感知当中的熵自私行为。传统的自私模型往往考虑的是合作过程当中的自私行为,而熵自私行为来源于频谱感知阶段。特别的,熵自私用户不自己亲自感知信道,相反,他将稍稍修改别的用户的感知报告来作为自己的感知结果公布出来。进一步,我们提出了隐私保护的合作感知方案来保护二级用户的位置隐私.此方案包括两部分:隐私保护的感知报告融合协议与分布式的仿造报告注入协议。前者可以使融合中心在得到融合结果的同时,无法知晓二级用户的感知报告,而后者进一步保护用户的差分位置隐私,即当用户进入或者退出网络时,位置隐私不受威胁。通过实验,我们证明了方案的有效性与可行性。同时提出基于难题的消息隐藏方案来激励熵自私用户。我们提出一种非密码的难题构造,使得熵自私用户无法得到诚实二级用户的感知结果。同时,对于感知过信道的诚实用户,他有能力解开难题并享用其他用户的感知结果。通过难题的构造,激励熵自私用户感知信道。最后,我们通过实验验证我们的方案。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章引言  11-14
  1.1 认知无线网络  11-12
    1.1.1 认知无线电  11-12
    1.1.2 合作感知  12
  1.2 安全威胁及研究目标  12-13
  1.3 研究成果  13
  1.4 本文结构  13-14
第二章隐私保护的合作感知  14-29
  2.1 引言  14-15
    2.1.1 研究成果  15
    2.1.2 本章结构  15
  2.2 问题描述  15-18
    2.2.1 合作感知中的隐私泄露风险  15-17
    2.2.2 系统模型  17
    2.2.3 攻击模型  17-18
    2.2.4 合作感知中位置隐私定义  18
  2.3 隐私保护的合作频谱感知  18-24
    2.3.1 隐私保护的感知报告融合协议  19-21
    2.3.2 分布式仿造报告注入协议  21-24
  2.4 实验  24-26
    2.4.1 实验设置  24
    2.4.2 单报告攻击和差分隐私攻击测量  24-25
    2.4.3 计算量衡量  25-26
    2.4.4 隐私保护的合作感知协议的有效性  26
    2.4.5 隐私保护的合作感知协议对合作感知的影响  26
  2.5 本章小结  26-27
  2.6 参考文献  27
  2.7 附录  27-29
第三章防御熵自私行为的合作感知  29-47
  3.1 引言  29-31
    3.1.1 研究成果  30
    3.1.2 本章结构  30-31
  3.2 初步知识  31-32
    3.2.1 信道模型  31
    3.2.2 合作感知模型  31-32
    3.2.3 熵自私模型  32
    3.2.4 感知报告之间的一致性  32
  3.3 基于难题的消息隐藏方案  32-39
    3.3.1 基本的信息隐藏方案  33-37
    3.3.2 高级的消息隐藏方案  37-38
    3.3.3 基于难题的消息隐藏方案对诚实用户的影响  38-39
  3.4 仿真实验  39-43
    3.4.1 实验设置  40-41
    3.4.2 熵自私行为对合作感知的影响  41
    3.4.3 消息隐藏方案对合作感知的影响  41-42
    3.4.4 消息隐藏方案的有效性  42-43
  3.5 本章小结  43
  3.6 参考文献  43-44
  3.7 附录  44-47
第四章全文总结  47-48
  4.1 主要结论  47
  4.2 研究展望  47-48
致谢  48-49
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  49

认知无线网络合作感知安全机制研究

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