[發明專利]一種可穿戴設備數據安全傳輸智能調度方法

有效

• 申請號: 202011107880.4
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112261646B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 肖亮;洪思愿;盧曉珍;肖奕霖
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04W12/02
• 分類號: H04W12/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種可穿戴設備數據安全傳輸智能調度方法，將觀測的數據包優先級、信道狀態、接收干擾功率和誤碼率狀態信息輸入深度網絡得到可穿戴設備的發射功率和加密密鑰長度，實現功率和密鑰的聯合優化；該方法適應動態變化的無線體域網環境，提高系統的保密速率抵御主動竊聽攻擊，并節省設備能耗，其特征在于包括以下步驟：

1)設定一個可穿戴設備通過無線網絡與一個協調器相連；

2)構建深度網絡：協調器用四個全連接層構建網絡A并初始化權重參數θ為0；其中，網絡A的第一層全連接層由3個神經元構成，第二層和第三層全連接層由64個神經元構成，第四層全連接層由33個神經元構成；協調器同樣也使用四個全連接層構建網絡B并初始化權重參數ζ為0；其中，網絡B的第一層全連接層由3個神經元構成，第二層和第三層全連接層由64個神經元構成，第四層全連接層由1個神經元構成；協調器初始化網絡A的舊權重參數ω為0，設置效益權重參數c₀＝0.1、c₁＝1、c₂＝0.5和c₃＝0.5；初始化輸入序列長度L＝10，折扣因子γ＝0.3，超參數ε＝0.1；

3)協調器接收到可穿戴設備發來的傳輸請求消息，估計信道狀態，然后估計接收到的干擾功率，具體步驟為：在第k時隙，協調器接收到可穿戴設備發來的包含數據包優先級χ^(k)和數據量大小w^(k)的傳輸請求消息，利用線性最小均方誤差來估計它與可穿戴設備之間的信道狀態h^(k)，然后采用加權最小二乘算法估計接收到的干擾功率p^(k)；

4)協調器構建當前系統觀測狀態s^(k)；

5)協調器將發射功率和加密密鑰長度方案發送給可穿戴設備，具體方法為：協調器將s^(k)輸入網絡A，得到一個可穿戴設備數據傳輸策略的概率分布π_θ(x^(k)|s^(k))，根據π_θ(x^(k)|s^(k))采樣得到發射功率和加密密鑰長度方案，然后將該方案發送給可穿戴設備；

6)可穿戴設備用ECDH算法生成長度為的密鑰，根據Rijndael加密算法用該密鑰加密數據，然后以功率將加密后的數據發送給協調器；

7)協調器估計誤碼率并計算收益；

8)協調器將可穿戴設備數據傳輸的經驗存入緩存，從緩存中順序地取出歷史抗竊聽經驗，計算優勢值E_k；

9)協調器采用Adam優化算法更新網絡A的權重參數和網絡B的權重參數；

10)將k時隙更新的網絡A的權重參數θ賦值給k-1時隙網絡A的舊權重參數ω后，協調器清空緩存，重復步驟2)～10)，直到保密速率保持穩定且大于保密速率閾值υ且可穿戴設備的能耗τι。

2.如權利要求1所述一種可穿戴設備數據安全傳輸智能調度方法，其特征在于在步驟1)中，所述設定一個可穿戴設備通過無線網絡與一個協調器相連的具體方法為：

在無線體域網中，可穿戴設備的傳輸功率x₀的變化范圍是從0到P₀，分為N個等級，即x₀∈{iP₀/N∣1≤i≤N}；根據Rijndael加密算法，可穿戴設備可選的加密密鑰長度有M種，記為{l₁,l₂,...,l_M}。

3.如權利要求1所述一種可穿戴設備數據安全傳輸智能調度方法，其特征在于在步驟4)中，所述協調器構建當前系統觀測狀態s^(k)的具體步驟為：根據上一時隙估計的誤碼率ρ^(k-1)、信道狀態h^(k)和接收到的干擾功率p^(k)，協調器構建s^(k)＝[χ^(k),h^(k),p^(k),ρ^(k-1)]。