一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击方案制造技术

本发明专利技术涉及认知无线电频谱检测、网络安全以及无线通信技术领域，公开了一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击策略，包括了1)机理假设、2)提出PUEA攻击方案、3)验证提出的PUEA的攻击效果、4)调整参数四个步骤，本申请中MU能够移动攻击SU，并且可以实时调整自身发射功率，使得攻击效果增强，有一定的跟踪作用；在该攻击策略中，MU以SU1和SU2构成的协作网络整体为攻击对象，按照不同的融合准则进行攻击分配，导致网络整体最终的融合结果发生误判，很大程度上增加防御的难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及认知无线电频谱检测、网络安全以及无线通信
，特别是一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击方案。
技术介绍
如今，认知无线电网络作为前沿技术，用来解决有限的频谱供给和日益增长的无线电应用和服务的频谱需求之间的矛盾。认知无线电网络工作在一个开放、随机的可进入网络环境中，利用频谱感知技术当主用户PU不使用信道工作时，未授权的二级用户SUs方可进入该信道进行通信。认知用户(一般指次级用户和其他认知用户除非特别声明)拥有灵活的、简便的接入模式，这种模式能够极大地提高频谱资源的利用率，并且能够有效的解决频谱资源短缺的问题。认知无线电的网络安全问题已经引起了广泛的注意。因为各种被允许接入认知无线网络使用授权频谱的无线装置容易受到恶意用户的攻击。有一些新型的关于认知特性的安全威胁，比如：模仿主用户攻击、伪造数据和拒绝式服务等等。现在，关于认知无线电网络安全已经逐渐的成为一个最热门的研究方向之一。在认知无线电网络中，恶意用户(MU)通过模仿主用户信号的特征非法占用通信信道，导致主用户(PU)和二级用户(SU)无法正常接入频谱进行网络通信，这种攻击方式称为模仿主用户攻击(PUEA)。模仿主用户攻击是针对数据信道攻击的典型代表，是认知无线电网络安全中研究最早且最多的问题之一。如今，PUEA攻击已成为认知无线电网络中一种可以导致严重DoS(Denial of Service，拒绝服务攻击)问题的安全威胁，在认知无线电网络中受到了广泛的关注。在传统的检测PUEA方法中，存在着不足：主用户、二级用户和恶意用户的位置都是固定的，同时基本都是二级用户和恶意用户之间一对一的攻击与防御，并且恶意用户的发射功率都是固定值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击策略，针对现有的抵御方案参数设置的不足提出了攻击策略，为今后抵御PUEA的方案提出了新的要求。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术公开了一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击方案，攻击策略包括了以下具体步骤：1)机理假设：其中假设了PU、MU和SU的相对距离和MU和SU的移动范围，并且同时规定无线信道的相关参数、PU和MU的发射功率，其中，在半径为R的圆形区域内，MU和SU1、SU2之间的相对距离为Ds1、Ds2，TV信号发射机位置固定，与半径为R的圆形区域的距离为d0，且d0＞＞R。PU信号的功率为Pt，MU的预先设定功率为Pm，SU接收到来自PU的信号的能量Prp，SU感知到PU的信号经历的阴影衰落变量其中a＝ln10/10，βp满足正态分布，βp～N(0,σp2)，SU感知到MU的信号经历的阴影衰落变量其中βs满足正态分布βs～(0,σs2)；采用二元假设检验，来判定SU的感知过程中，信道中存在的信号来自于PU或者MU，设定系统检测的指标性能，采用漏检概率pmd为反映PUEA的攻击性能；2)提出PUEA攻击方案：根据PUEA的特征即MU最大程度的模仿PU的能量值；当PU和MU的能量值相等时，有可以将Ds视为MU发射功率的控制参数，用τ代替Ds，r1≤τ≤r2；则通过调整功率控制参数改变MU的发射功率Pm，达到攻击的最佳效果；3)验证提出的PUEA的攻击效果：以能量检测为手段，根据SU感知到信道中的信号能量值大小，采用二元假设检验判定其信号来自于PU还是MU；结合上述的二元假设检验，得出相关系统性能指标的表达式；得出虚警概率为：当λc＜1时，当λc＞1时，根据上式所示，虚警概率和判决门限有一一对应的关系；同时，可得出漏检概率为：当λc＜1时， p m d = Q ( ln ( 1 - λ c ) + 4 ln Ds ′ τ + 1 2 a 2 σ s 2 aσ s ) - Q ( ln ( 1 + λ c ) + 4 ln Ds ′ τ + 1 2 a 2 σ s 2 aσ s ) ]]>当λc＞1时， p m d = 1 - Q ( l n ( 1 + λ c ) + 4 l n 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击方案，其特征在于，所述的攻击方案包括了以下具体步骤：1)机理假设：其中假设了PU、MU和SU的相对距离以MU和SU的移动范围，并且同时规定无线信道的相关参数、PU和MU的发射功率，其中，在半径为R的圆形区域内，MU和SU1、SU2之间的相对距离为Ds1和Ds2，TV信号发射机位置固定，与半径为R的圆形区域的距离为d0，且d0＞＞R，PU信号的功率为Pt，MU的预先设定功率为Pm，SU接收到来自PU的信号的能量Prp，SU感知到PU的信号经历的阴影衰落变量其中a＝ln10/10，βp满足正态分布，βp～N(0,σp2)，SU感知到MU的信号经历的阴影衰落变量其中βs满足正态分布βs～(0,σs2)；采用二元假设检验，来判定SU的感知过程中，信道中存在的信号来自于PU或者MU，设定系统检测的指标性能，采用漏检概率Pmd为反映PUEA的攻击性能；2)提出PUEA攻击方案：根据PUEA的特征即MU最大程度的模仿PU的能量值；当PU和MU的能量值相等时，有可以将Ds视为MU发射功率的控制参数，用τ代替Ds，r1≤τ≤r2；则通过调整功率控制参数改变MU的发射功率Pm，达到攻击的最佳效果；3)验证提出的PUEA的攻击效果：以能量检测为手段，根据SU感知到信道中的信号能量值大小，采用二元假设检验判定其信号来自于PU还是MU；结合上述的二元假设检验，得出相关系统系性能指标的表达式，得出虚警概率为：当λc＜1时，当λc＞1时，根据上式所示，虚警概率和判决门限有一一对应的关系；同时，可得出漏检概率为：当λc＜1时，Pmd=Q(ln(1-λc)+4lnDs′τ+12a2σs2aσs)-Q(ln(1+λc)+4lnDs′τ+12a2σs2aσs)]]>当λc＞1时，Pmd=1-Q(ln(1+λc)+4lnDs′τ+12a2σs2aσs)]]>4)调整参数：假设SU1，SU2和MU在规定范围内自由移动，Ds1，Ds2∈[20,200]，在“或”准则下，通过调整功率控制参数，取Ds1，Ds2的181×181个位置之中，漏检概率的最大值，同理，在“与”准则下通过调整功率控制参数，取得漏检概率的最大值。...

【技术特征摘要】
1.一种在移动场景下基于认知无线电网络的模仿主用户攻击方案，其特征在于，所述的攻击方案包括了以下具体步骤：1)机理假设：其中假设了PU、MU和SU的相对距离以MU和SU的移动范围，并且同时规定无线信道的相关参数、PU和MU的发射功率，其中，在半径为R的圆形区域内，MU和SU1、SU2之间的相对距离为Ds1和Ds2，TV信号发射机位置固定，与半径为R的圆形区域的距离为d0，且d0＞＞R，PU信号的功率为Pt，MU的预先设定功率为Pm，SU接收到来自PU的信号的能量Prp，SU感知到PU的信号经历的阴影衰落变量其中a＝ln10/10，βp满足正态分布，βp～N(0,σp2)，SU感知到MU的信号经历的阴影衰落变量其中βs满足正态分布βs～(0,σs2)；采用二元假设检验，来判定SU的感知过程中，信道中存在的信号来自于PU或者MU，设定系统检测的指标性能，采用漏检概率Pmd为反映PUEA的攻击性能；2)提出PUEA攻击方案：根据PUEA的特征即MU最大程度的模仿PU的能量值；当PU和MU的能量值相等时，有可以将Ds视为MU发射功率的控制参数，用τ代替Ds，r1≤τ≤r2；则通过调整功率控制参数改变MU的发射功率Pm，达到攻击的最佳效果；3)验证提出的PUEA的攻击效果：以能量检测为手段，根据SU感知到信道中的信号能量值大小，采用二元假设检验判定其信号来自于PU还是MU；结合上述的二元假设检验，得出相关系统系性能指标的表达式，得出虚警概率为：当λc＜1时，当λc＞1时，根据上式所示，虚警概率和判决门限有一一对应的关系；同时，可得出漏检概率为：当λc＜1时， P m d = Q ( l n ( 1 - λ c ) + 4 l n Ds ′ τ + 1 2 a 2 σ s 2 aσ s ) - Q ( l n ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈跃斌，刘开元，金云霞，丰继华，赵明玺，陈建培，施鸿珍，
申请(专利权)人：云南民族大学，
类型：发明
国别省市：云南;53