【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息安全，具体涉及一种基于射频信号特征的设备指纹提取方法及装置。
技术介绍
1、随着无线通信理论的发展，通讯设备的数量飞速增长，通讯设备的广泛使用使得无线设备的接入安全成为研究热点，无线设备的接入安全主要研究内容是无线接入点和终端用户对通讯设备的识别和认证。
2、目前，常使用物理手段获取设备的身份信息，如通过电磁波提取设备的射频指纹作为身份标识，射频指纹的提取方法主要分为稳态响应的指纹提取和瞬态响应的指纹提取，在基于稳态响应的指纹提取中，需要利用信号协议来进行帧前导的定位，但是不同协议的信号需要使用不同的方法进行提取，普适性较差，且遇到不同协议信号同时传输时难以处理，另外，若不知道信号具体的传输协议，则无法有效提取特征。因此，现有技术中存在射频指纹提取受信号协议影响难以提取的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于射频信号特征的设备指纹提取方法及装置，以解决射频指纹提取受信号协议影响难以提取的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于射频信号特征的设备指纹提取方法，包括：获取发射机的帧前导信号；利用信号处理方法根据帧前导信号提取接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差；根据接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差确定设备指纹。
3、在本专利技术实施例中，不对传输协议进行破解或提取等处理，而是通过获取发射机的帧前导信号，采用信号处理方法提取帧前导信号的频率偏移以及幅度误差等射频特征，利用频率偏移以及幅度误差构建
4、在一种可选的实施方式中，方法还包括：获取数据包样本，数据包样本包括多个设备的信号样本以及信号样本对应的标签；提取信号样本对应的设备指纹；根据信号样本对应的设备指纹以及信号样本对应的标签生成训练集和测试集；使用训练集和测试集训练svm分类器；使用训练后的svm分类器对设备进行分类。
5、在本专利技术实施例中，利用数据包样本根据设备指纹提取方法生成分类器的训练样本和测试样本，通过训练分类器，实现了利用设备指纹对设备进行分类的目的。
6、在一种可选的实施方式中，利用信号处理方法根据帧前导信号提取接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差，包括：对帧前导信号进行分段、共轭相乘以及取辐角处理，得到频率偏移；对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差。
7、在本专利技术实施例中，采用物理手段对帧前导信号进行处理，实现了有效提取射频信号特征的目的。
8、在一种可选的实施方式中，对帧前导信号进行分段、共轭相乘以及取辐角处理，得到频率偏移，包括：对帧前导信号进行二等分，得到两段长度相等的信号；对两段长度相等的信号进行共轭相乘，得到信号的复数表达式；对复数表达式取辐角，得到频率偏移。
9、在本专利技术实施例中，通过对帧前导信号进行等分、共轭相乘再取辐角，实现了提取射频信号频率偏移特征的目的，从而实现了构建设备指纹的目的。
10、在一种可选的实施方式中，对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差，包括：获取帧前导信号的多个采样点；对多个采样点进行傅里叶变换得到多个频点；获取多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度；根据多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差。
11、在本专利技术实施例中，对帧前导信号进行采样和频域变化，结合信号增益和幅度实现了计算频点幅度误差的目的，从而实现了构建设备指纹的目的。
12、在一种可选的实施方式中，在对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差之后，方法还包括：获取两段长度相等的信号对应的幅度误差；对两段长度相等的信号对应的幅度误差求比值，得到修正的幅度误差。
13、在本专利技术实施例中，通过将两段长度相等的信号对应的幅度误差求比值，实现了对幅度误差进行修正的目的，达到了提高设备指纹可靠性的目的。
14、在一种可选的实施方式中，接收机和发射机之间采用zigbee信号传输协议，获取发射机的帧前导信号，包括：采用粗同步和精确同步捕获zigbee帧前导信号。
15、在本专利技术实施例中，通过粗同步、精确同步等方法实现了捕获zigbee帧前导信号的目的。
16、第二方面，本专利技术提供了一种基于射频信号特征的设备指纹提取装置，包括：获取模块，用于获取发射机的帧前导信号；特征提取模块，用于利用信号处理方法根据帧前导信号提取接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差；设备指纹确定模块，用于根据接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差确定设备指纹。
17、在一种可选的实施方式中，装置还包括：样本获取模块，用于获取数据包样本，数据包样本包括多个设备的信号样本以及信号样本对应的标签；指纹提取模块，用于提取信号样本对应的设备指纹；生成模块，用于根据信号样本对应的设备指纹以及信号样本对应的标签生成训练集和测试集；训练模块，用于使用训练集和测试集训练svm分类器；分类模块，用于使用训练后的svm分类器对设备进行分类。
18、在一种可选的实施方式中，特征提取模块包括：频率偏移得到单元，用于对帧前导信号进行分段、共轭相乘以及取辐角处理，得到频率偏移；幅度误差得到单元，用于对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差。
19、在一种可选的实施方式中，频率偏移得到单元包括：分段子单元，用于对帧前导信号进行二等分，得到两段长度相等的信号；共轭相乘子单元，用于对两段长度相等的信号进行共轭相乘，得到信号的复数表达式；频率偏移得到子单元，用于对复数表达式取辐角，得到频率偏移。
20、在一种可选的实施方式中，幅度误差得到单元包括：采样点获取子单元，用于获取帧前导信号的多个采样点；频点得到子单元，用于对多个采样点进行傅里叶变换得到多个频点；增益幅度获取子单元，用于获取多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度；幅度误差得到子单元，用于根据多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差。
21、在一种可选的实施方式中，装置还包括：幅度误差获取模块，用于获取两段长度相等的信号对应的幅度误差；修正模块，用于对两段长度相等的信号对应的幅度误差求比值，得到修正的幅度误差。
22、在一种可选的实施方式中，接收机和发射机之间采用zigbee信号传输协议，获取模块包括：捕本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述利用信号处理方法根据所述帧前导信号提取接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差，包括：
4.根据权利要求3所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述对帧前导信号进行分段、共轭相乘以及取辐角处理，得到频率偏移，包括：
5.根据权利要求4所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差，包括：
6.根据权利要求5所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，在所述对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差之后，所述方法还包括：>
7.根据权利要求1所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，接收机和发射机之间采用ZigBee信号传输协议，所述获取发射机的帧前导信号，包括：
8.一种基于射频信号特征的设备指纹提取装置，其特征在于，所述装置包括：
9.根据权利要求8所述的基于射频信号特征的设备指纹提取装置，其特征在于，所述装置还包括：
10.根据权利要求8所述的基于射频信号特征的设备指纹提取装置，其特征在于，所述特征提取模块包括：
11.根据权利要求10所述的基于射频信号特征的设备指纹提取装置，其特征在于，所述频率偏移得到单元包括：
12.根据权利要求11所述的基于射频信号特征的设备指纹提取装置，其特征在于，所述幅度误差得到单元包括：
13.根据权利要求12所述的基于射频信号特征的设备指纹提取装置，其特征在于，所述装置还包括：
14.根据权利要求8所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，接收机和发射机之间采用ZigBee信号传输协议，所述获取模块包括：
15.一种计算机设备，其特征在于，包括：
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述利用信号处理方法根据所述帧前导信号提取接收机和发射机之间的频率偏移以及幅度误差，包括：
4.根据权利要求3所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述对帧前导信号进行分段、共轭相乘以及取辐角处理，得到频率偏移，包括：
5.根据权利要求4所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，所述对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差，包括：
6.根据权利要求5所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，在所述对帧前导信号进行频域转换得到多个频点，利用多个频点对应的接收机增益、发射机增益、信道信号增益以及基带信号幅度的乘积确定多个频点的幅度误差之后，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述的基于射频信号特征的设备指纹提取方法，其特征在于，接收机和发射机之间采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：何川，张波，武卫东，席泽生，王云帆，田峥，田建伟，孙毅臻，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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