[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)合干擾的防御認(rèn)知無線電自私攻擊方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210065341.8
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN102625313A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖亮;顏蜜;杜亮;黃聯(lián)芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W12/08
• 分類號(hào): H04W12/08;H04W24/08
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，特別涉及認(rèn)知無線電頻譜管理和安全技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種通過聯(lián)合干擾的懲罰措施的威懾，讓認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的自私用戶放棄自私行為，達(dá)到防御自私攻擊的目的。

背景技術(shù)

隨著無線用戶的劇增，頻譜資源短缺已成為無線通信發(fā)展的瓶頸之一。但是，不少授權(quán)頻段卻長(zhǎng)期處于空閑狀態(tài)。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的研究表明，授權(quán)頻段的平均利用率范圍在15％～85％之間(FCC.ET?Docket?No?03-222Notice?ofproposed?rule?making?and?order，December，2003)。

認(rèn)知無線電(Cognitive?Radio，CR)(Mitola?J.Cognitive?radio：making?software?radios?more?personal.IEEE?Pers?Commun，1999，6(4))是一種解決頻譜危機(jī)問題的新型方法。認(rèn)知無線電用戶可以通過頻譜感知，發(fā)現(xiàn)已授權(quán)的空閑頻段并加以動(dòng)態(tài)利用，從而有效地提高頻譜利用率。

由于在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)認(rèn)知用戶競(jìng)爭(zhēng)有限的頻譜資源，因此減少?zèng)_突以保證較高的頻譜利用率和較好的接入公平性顯得尤為重要。由于缺乏集中控制機(jī)制，自私用戶容易為了提高自身的收益，而采取損害其余用戶性能的策略，因此認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)極易受到自私攻擊。

在分布式的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，若出現(xiàn)某個(gè)惡意用戶不遵守CSMA的退避規(guī)則，妄圖獨(dú)占信道來達(dá)到使自己收益最大的目的，則會(huì)阻礙網(wǎng)絡(luò)中其余認(rèn)知用戶接入信道，從而嚴(yán)重降低了其余用戶的利益和網(wǎng)絡(luò)的公平性。若網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了兩個(gè)以上的作弊用戶，則信道會(huì)始終處于沖突狀態(tài)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。

博弈論(M.J.Osborne，An?introduction?to?game?theory，Oxford?University?Press，2004)是一種研究具有競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論和方法。可以通過研究博弈游戲中的個(gè)體的行為和收益，來確定每個(gè)參與人面對(duì)他人的最佳應(yīng)對(duì)方法。目前，博弈論已經(jīng)廣泛地運(yùn)用在無線通信領(lǐng)域。

Chen等(L.Chen，S.Low，and?J.Doyle，“Contention?control：A?game-theoretic?approach，”in?Proc.IEEE?CDC，2007，pp.3428-3434)提出一種基于博弈論的隨機(jī)接入方法，通過合作使網(wǎng)絡(luò)中各用戶的平均收益達(dá)到最優(yōu)；但是此方法忽略了博弈論中的個(gè)體都是自私的性質(zhì)，各用戶間缺乏合作的動(dòng)機(jī)，因此網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)狀態(tài)的穩(wěn)定性極易遭到破壞。

Sagduyu(Y.E.Sagduyu?and?A.Ephremides，“A?Game-Theoretic?Analysis?of?Denial?of?Service?Attacks?in?Wireless?Random?Access，”Proc.WiOpt07，Limassol，Cyprus，Apr.2007)提出一種基于博弈論的抵御拒絕服務(wù)攻擊的方法。該機(jī)制對(duì)于拒絕幫助他人轉(zhuǎn)發(fā)包的作弊用戶進(jìn)行孤立，在懲罰時(shí)間內(nèi)所有其余用戶拒絕替作弊用戶轉(zhuǎn)發(fā)包，使作弊用戶無法獲得收益；但是此方法只適用于多跳的無線網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于單跳發(fā)送數(shù)據(jù)的收發(fā)機(jī)對(duì)無法產(chǎn)生威脅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于聯(lián)合干擾的防御認(rèn)知無線電自私攻擊方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

步驟(1)：測(cè)量網(wǎng)絡(luò)中各用戶吞吐量

在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置若干觀察節(jié)點(diǎn)，設(shè)定測(cè)量周期為T_d，測(cè)量認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的各認(rèn)知用戶在T_d時(shí)期內(nèi)的總吞吐量r_i(i＝(1，…K))，其中K為網(wǎng)絡(luò)中的總認(rèn)知用戶數(shù)；計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)每個(gè)用戶T_d內(nèi)的平均吞吐量的計(jì)算方法如下：