认知无线网络密钥生成机制与通信安全策略研究

摘要

认知无线电作为一种智能通信技术，具有环境意识、行为意识和目标意识特征，允许在时域、频域和空域进行多维的频谱复用和资源共享；认知无线网络动态利用资源，能极大提高频谱利用率。但是认知用户不加区别地对待和信任“主用户”，致使认知无线网络面临严重的安全威胁。事实上，认知无线网络除了存在传统无线网络的安全隐患之外，频谱感知、频谱管理、资源分配等环节还会引入新的安全威胁，确保认知无线网络安全已成为业界关注的重点之一。提高认知无线网络安全性的关键是采用可靠的密钥生成机制，本文通过深入分析认知无线网络存在的安全缺陷，探究新颖的密钥生成机制，并确定可靠的安全通信策略。
　　①认知无线网络安全缺陷分析：分析模仿主用户攻击、蓄意干扰主用户攻击、攻击频谱管理者、自私行为攻击、拒绝服务攻击、窃听和篡改攻击、公共控制信道饱和攻击、通信信道饱和攻击、目标函数攻击等攻击行为的原理、特点和危害性以及路由威胁、学习威胁、跨层威胁、密钥窃听威胁等安全隐患。
　　②基于信道特征的对称信道密钥生成机制及安全通信策略研究：针对认知无线网络存在的安全隐患，通过分析对称信道的传输特征，设计一种基于接收信号相位的点对点和多跳密钥生成机制；将通信密钥作为随机种子在频谱池中选择通信信道，并定时更新通信信道和控制信道，提出一种安全信道选择与更新算法；选用AES加密算法执行数据加解密。仿真验证了密钥生成机制、信道选择算法和数据加密传输的性能。
　　③基于协作通信的非对称信道密钥生成机制及安全通信策略研究：以协作通信网络为应用背景，构建协作通信安全系统模型；设计一种非对称信道下点对点密钥生成机制，以此执行数据加解密和通信信道选择。仿真结果表明，该密钥生成机制通信密钥随机性强、密位匹配率高，所选通信信道建链成功率高，能有效抵御对控制信道和通信信道的窃听、篡改、饱和攻击。

目录

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1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与组织结构

2 认知无线网络安全缺陷分析和防范措施

2.1 认知无线电概述

2.2 认知无线网络安全缺陷分析

2.3 认知无线网络安全防范措施

2.4本章小结

3 基于信道特征的对称信道密钥生成机制及安全通信策略研究

3.1 背景和目的

3.2 点对点密钥生成机制

3.3 多跳密钥生成

3.4 安全信道选择与更新算法

3.5 通信数据加密算法

3.6 仿真与性能分析

3.7 本章小结

4 基于协作通信的非对称信道密钥生成机制

4.1 系统模型

4.2 密钥生成机制

4.3 安全信道选择与更新算法

4.4 通信数据加密算法

4.5 仿真与性能分析

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1论文工作总结

5.2未来研究计划

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录