隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和終端設(shè)備數(shù)目的增加,越來越多的信息在自由空間中傳播,無線網(wǎng)絡(luò)的開放性給信息傳輸帶來了極大的安全隱患,即容易被竊聽和攻擊,無線通信網(wǎng)絡(luò)的信息安全保障問題日益突出。由于量子計算技術(shù)和電子器件的發(fā)展,傳統(tǒng)的基于密碼學(xué)的信息安全技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出很多不足,而物理層諸多信道特性具備隨機性和唯一性等優(yōu)勢,成為物理層安全技術(shù)的主要研究方向之一。深度學(xué)習(xí)算法能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析,我們也可以利用信道估計技術(shù)輕松獲得信道狀態(tài)信息（Channel State Information,CSI）,因此,本文引入深度學(xué)習(xí),對大量的CSI數(shù)據(jù)進行特征挖掘和規(guī)律分析,從而實現(xiàn)用戶的安全接入認證。本文的主要內(nèi)容分為兩部分:1.引入深度學(xué)習(xí)算法并基于CSI設(shè)計物理層安全接入認證模型和算法:本文建立了一個由合法用戶Alice、非法用戶Eve和接收用戶Bob組成的安全接入認證模型,結(jié)合CSI的天然優(yōu)勢分析了深度學(xué)習(xí)算法的可行性和魯棒性。針對不同深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點和優(yōu)勢,引入了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional Neural Network,CNN）、跨層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（skip-layer ... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

物理層安全研究現(xiàn)狀總結(jié)機器學(xué)習(xí)是人工智能中最前沿的技術(shù)之一，近年來隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)

第一章緒論7Machine,ELM)也被用于實現(xiàn)物理層安全接入認證[40]。在文獻[41]中，作者提出了一種高斯混合模型用于探測攻擊者，但缺點是該模型受環(huán)境和信道估計誤差影響較大，性能不穩(wěn)定。深度學(xué)習(xí)后來逐漸被研究和應(yīng)用于物理層安全。文獻[42]把深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器用于抵抗欺騙攻擊，可以根據(jù)信道狀態(tài)切換傳輸方案，大大提高了安全識別率。文獻[43]研究了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全算法，對信道特征的歸一化幅值做特征提取與識別分類。1.3本論文的主要貢獻和創(chuàng)新本論文以基于CSI的物理層安全接入認證問題為主要研究內(nèi)容，引入深度學(xué)習(xí)算法提高認證準(zhǔn)確率，本論文的主要研究內(nèi)容與方法結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。本論文的主要貢獻與創(chuàng)新分為以下幾點：1、分析目前現(xiàn)存的物理層安全接入認證方法所存在的主要問題和挑戰(zhàn)，在現(xiàn)有的基于CNN算法的認證方案基礎(chǔ)上，提出了基于skip-layerCNN和RNN的深度學(xué)習(xí)的認證方案。2、將CSI與深度學(xué)習(xí)進行融合，設(shè)計了一種CSI特征“盲提缺和認證分類一體化的物理層接入認證方案，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以提取局部不變特征的優(yōu)勢，提高了用戶認證準(zhǔn)確率。3、利用USRP搭建OFDM通信系統(tǒng)，采集真實環(huán)境的信道信息數(shù)據(jù)，不讓所提出的認證算法止步于計算機產(chǎn)生的仿真數(shù)據(jù)，其在實測信道數(shù)據(jù)上也具有優(yōu)秀的認證性能，驗證其實用性。圖1-2本論文的主要研究內(nèi)容與方法

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-1通信系統(tǒng)三大組成部分2.1.1無線通信的類型根據(jù)不同的通信場景和通信標(biāo)準(zhǔn)可以將通信系統(tǒng)分為各種各樣的類型。以通信方式為分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為單工通信、雙工通信和半雙工通信；以覆蓋范圍為分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為個域網(wǎng)(PersonalAreaNetwork,PAN)、局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)、城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork,MAN)和廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork,WAN)；以應(yīng)用場景為分類標(biāo)準(zhǔn)又可以分為蜂窩移動通信、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、移動自組織網(wǎng)絡(luò)、無線傳感網(wǎng)和衛(wèi)星通信等。其中，蜂窩移動通信和無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)在應(yīng)用最為普遍的兩種通信方式。蜂窩移動通信采用蜂窩無線組網(wǎng)方式和頻率復(fù)用技術(shù)，終端與終端之間通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行連接實現(xiàn)終端之間的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)，其主要特征是終端的移動性。最早的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)有英國的ETACS系統(tǒng)、日本的NTT/JTACS/NTACS系統(tǒng)等，這些都屬于模擬通信，被稱為1G系統(tǒng)；2G系統(tǒng)即GSM移動通信系統(tǒng)，空中接口采用TDMA技術(shù)，可以為用戶提供端到端的話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，我們由此從模擬通信進入數(shù)字通信時代；發(fā)展到第三代數(shù)字蜂窩移動通信時，網(wǎng)絡(luò)可以提供話音、數(shù)據(jù)和圖片視頻等業(yè)務(wù)；2004年底，3GPP啟動了長期演進計劃(LongTermEvolution,LTE)，最終目標(biāo)是建立起一個具有低時延、高覆蓋率、高數(shù)據(jù)速率的通信網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)前我們已經(jīng)步入了5G時代的前期，一些支持5G的產(chǎn)品已經(jīng)進入市場，數(shù)據(jù)的高速率傳輸給人們帶來了更好通信體驗的同時，一些基于5G的智能化產(chǎn)業(yè)也在逐漸落地。無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以為不同覆蓋范圍、不同規(guī)模數(shù)量的用戶提供服務(wù)，采用IEEE802協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。廣域網(wǎng)往往負責(zé)一個城市或一個國家所有區(qū)域的通信服務(wù)；而局域網(wǎng)往往負責(zé)小范圍的通信服務(wù)，廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)并不是相互獨立，而

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于物理層密鑰的消息加密和認證機制.[J]. 李興志,金梁,鐘州,樓洋明.  網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報. 2018(08)
[2]貝葉斯機器學(xué)習(xí)前沿進展綜述[J]. 朱軍,胡文波.  計算機研究與發(fā)展. 2015(01)

博士論文
[1]智能化物理層安全認證及傳輸技術(shù)研究[D]. 邱曉英.北京郵電大學(xué) 2019

碩士論文
[1]基于機器學(xué)習(xí)的物理層安全認證技術(shù)研究[D]. 李航.電子科技大學(xué) 2019



本文編號：3282723