【摘要】：隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)線通信在人們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。由于無(wú)線通信信道是開(kāi)放的電磁空間,攻擊者能夠輕易的從信道中截獲合法用戶的信號(hào),并對(duì)合法用戶的通信信號(hào)或通信過(guò)程發(fā)起攻擊以獲利,因此,無(wú)線通信系統(tǒng)的安全性面臨很大的挑戰(zhàn)。為了避免非法用戶的接入和攻擊,無(wú)線通信系統(tǒng)通常需要驗(yàn)證接入設(shè)備的身份,稱為鑒權(quán)過(guò)程。常規(guī)鑒權(quán)方法通過(guò)交換加密的用戶身份信息來(lái)實(shí)現(xiàn),傳輸?shù)募用荑b權(quán)信號(hào)仍存在被截獲和攻擊的可能性。本文研究一種基于物理層重疊傳輸?shù)碾[蔽鑒權(quán)技術(shù),其核心思想是通信發(fā)射機(jī)在常規(guī)傳輸主信號(hào)上疊加一個(gè)小功率傳輸?shù)臉?biāo)簽鑒權(quán)信號(hào),接收機(jī)在物理層利用標(biāo)簽信號(hào)特性來(lái)對(duì)接收主用戶的身份和數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證,以此保證合法用戶的正常接入和通信,使攻擊難以通過(guò)偽裝身份進(jìn)行惡意攻擊。本文首先詳細(xì)介紹了Verma等人提出的基于哈希散列映射的典型物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案。該方案基于當(dāng)前用戶發(fā)送數(shù)據(jù)塊和用戶密鑰,通過(guò)哈希算法產(chǎn)生標(biāo)簽信號(hào),使得標(biāo)簽信號(hào)具有時(shí)變性從而難以破解。該方案在低信噪比條件下鑒權(quán)性能較差,主要是因?yàn)楣Ｋ惴ㄝ斎霐?shù)據(jù)的微小差異都會(huì)導(dǎo)致輸出數(shù)據(jù)的巨大差異。針對(duì)基于哈希的鑒權(quán)方案的這一缺點(diǎn),本文提出使用壓縮矩陣降低標(biāo)簽信號(hào)生成過(guò)程中哈希算法輸入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度,通過(guò)提高哈希算法輸入數(shù)據(jù)對(duì)主信號(hào)誤碼率的容忍性來(lái)改善系統(tǒng)在低信噪比條件下的鑒權(quán)性能。隨后,本文又提出一種基于混沌序列的物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案,由于混沌序列生成方式眾多,周期長(zhǎng),且具有很好的相關(guān)性能,因此使用混沌序列改進(jìn)標(biāo)簽信號(hào)的生成過(guò)程可以進(jìn)一步提高鑒權(quán)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有效性。最后,本文從隱蔽性的角度出發(fā),提出一種標(biāo)簽信號(hào)傳輸速率可變的物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案。由于以固定符號(hào)速率傳輸?shù)臉?biāo)簽信號(hào)存在循環(huán)平穩(wěn)特性,攻擊方通過(guò)平方譜分析和循環(huán)譜分析等方法,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察和分析總是能夠發(fā)現(xiàn)并截獲標(biāo)簽信號(hào),威脅系統(tǒng)安全。而本文提出的變速率傳輸方法通過(guò)對(duì)標(biāo)簽信號(hào)符號(hào)速率的隨機(jī)化處理大幅度抑制其循環(huán)平穩(wěn)性,從而提高標(biāo)簽信號(hào)的抗截獲能力。仿真證明,本文提出的標(biāo)簽信號(hào)傳輸速率可變的物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案不僅具有很好的鑒權(quán)性能,同時(shí)具有很好的隱蔽性能。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN92;TP309
【圖文】：

圖 2-2 Underlay 頻譜共享資源配置2 基于哈希的物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案 2-3 給出了基于無(wú)線信道的鑒權(quán)模型[1]。在該模型中，假設(shè) Alice 與信雙方，共享密鑰為 key，雙方以此為基礎(chǔ)進(jìn)行鑒權(quán)。Alice 希望向，而 Bob 需要對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行鑒權(quán)，即 Bob 需要正確鑒別出收到的 Alice 發(fā)送的。與此同時(shí)，在合法通信雙方之外還存在第三方攻擊線信道是開(kāi)放的，Eve 竊聽(tīng) Alice 的輸出數(shù)據(jù) X，將其篡改為 X’， 之間的正常通信過(guò)程發(fā)起攻擊。

頻間P2P2P1圖 2-2 Underlay 頻譜共享資源配置哈希的物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案出了基于無(wú)線信道的鑒權(quán)模型[1]。在該模型中，假設(shè)，共享密鑰為 key，雙方以此為基礎(chǔ)進(jìn)行鑒權(quán)。Aliceob 需要對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行鑒權(quán)，即 Bob 需要正確鑒別出發(fā)送的。與此同時(shí)，在合法通信雙方之外還存在第三是開(kāi)放的，Eve 竊聽(tīng) Alice 的輸出數(shù)據(jù) X，將其篡改正常通信過(guò)程發(fā)起攻擊。

第二章 基于哈希的物理層重疊傳輸鑒權(quán)方案，MD5 哈希算法將任意長(zhǎng)度的輸入數(shù)據(jù)映射為 128鑒權(quán)方案的設(shè)計(jì)，發(fā)送方發(fā)送的是主信號(hào)(在本文中，傳輸?shù)男盘?hào)稱為主信號(hào))與標(biāo)簽信號(hào)時(shí)域疊加的混合s tX p S pTtp 分別代表傳輸主信號(hào)和標(biāo)簽信號(hào)所占的發(fā)送功率并且有t sp p，這就意味著標(biāo)簽信號(hào)僅占用了很少造成的影響很小。此外，主信號(hào) S 與標(biāo)簽信號(hào) T 的平真中，主信號(hào)與標(biāo)簽信號(hào)均采用正交相移鍵控(QuadK)的調(diào)制方式，圖 2-6 為重疊傳輸?shù)幕旌闲盘?hào)的星20.99s ，藍(lán)色標(biāo)記為主信號(hào)星座點(diǎn)，紅色標(biāo)記為主信號(hào)星座點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2806417