基于信息融合的分布式时间同步算法

时间同步算法作为无线传感器网络的支撑技术,成为近些年研究的一个热点。其中集中式时间同步算法一直以来被广泛研究,它依靠参考节点通过广播、泛洪或者多跳的方式达到全网时间同步,取得了良好的同步精度,但同时鲁棒性和可扩展性差。提出了一种分布式时间同步算法,通过融合全网节点的时间信息来达到时间同步,这种算法消除了网络拓扑变化和节点密度变化对集中式算法的影响。实验结果表明,针对典型的网络拓扑,分布式时间同步算法实现了全网时间同步,并且对于网络变化和节点数目变化具有鲁棒性。     

无线传感器网络时间同步协议

出了基于层次结构的无线传感器网络时间同步协议。首先以汇聚点为根节点建立一个具有层次结构的树,然后采用成对同步法沿着该树建立一个全网统一的时钟。仿真结果显示该协议能满足无线传感器网络的时间同步要求。     

基于分簇的无线传感器网络时间同步算法

时间同步是无线传感器网络中一个重要支撑技术,为了提高时间同步精度,提出了一种基于分簇的无线传感器网络时间同步算法;在部署无线传感器网络的初期阶段,建立簇状拓扑结构,首先是基站与簇首节点实现同步,然后簇内实现同步,最终建立一个全网统一的时钟,在同步过程中,采用了成对节点间的同步算法,很好利用了多信道广播方式;该算法能很好地满足无线传感器网络低能耗的要求;性能分析和实验结果表明,该算法减少了同步层次,提高了同步精度。     

RSA 踪迹驱动指令Cache 计时攻击研究

指令Cache 攻击是基于获取算法执行路径的一种旁路攻击方式.首先,通过分析原有RSA 指令Cache 计时攻击存在可行性不高且能够获取的幂指数位不足等局限性,建立了新的基于监视整个指令Cache 而不只是监视特定指令Cache 的踪迹驱动计时攻击模型;然后,提出了一种改进的基于SWE 算法窗口大小特征的幂指数分析算法;最后,在实际环境下,利用处理器的同步多线程能力确保间谍进程与密码进程能够同步运行.针对OpenSSLv.0.9.8f 中的RSA算法执行指令Cache 计时攻击实验,实验结果表明:新的攻击模型在实际攻击中具有更好的可操作性;改进的幂指数分析算法能够进一步缩小密钥搜索空间,提高了踪迹驱动指令Cache 计时攻击的有效性.对于一个512 位的幂指数,新的分析算法能够比原有分析算法多恢复出大约50 个比特位.     

IEEE802.15.4e 标准的安全多跳时间同步协议设计

IEEE802.15.4e是工业物联网中最新的MAC层标准,其采用时间同步技术实现高可靠、低功耗的无线网络。由于时间同步机制是工业无线网络中的核心支撑技术,因此其往往成为攻击者的首选攻击目标。针对IEEE802.15.4e标准的多跳时间同步协议存在安全性不足的问题,提出了一个多跳时间同步安全策略 SMTSF。SMTSF 安全策略主要采用基于异常的入侵检测算法、基于信任模型的多路径时间同步方法和加密与认证等关键技术,有效保障了节点之间安全地进行多跳时间同步。在基于入侵检测的算法中,边界路由器对节点的 Rank 值进行规则验证,可以有效检测出时间同步树攻击;同时设计了轻量级防火墙来抵御来自互联网的恶意主机攻击。在基于信任模型的多路径时间同步方法中,通过建立节点之间的信任模型来保障网络中节点可以找到一条安全多跳同步路径。仿真结果表明,SMTSF 能有效检测时间同步树攻击并抵御捕获攻击。     

基于FPGA的OFDM时频同步系统的设计与仿真

同步技术是OFDM中的一项关键技术.但由于无线信道的随机性,传统方法在门限设定上无法兼顾判断准确性和计算复杂度两方面性能.针对这一问题,提出了一种将相对门限和浮动门限相结合的同步判决方法,它能够在保持判断准确性的同时降低计算时的复杂度.此外,通过交叠计算训练序列相关值的方法来提高频偏估计精度.在此基础上,详细阐述了算法关键模块的电路结构和硬件实现.仿真结果表明该算法在多径信道环境下具有较高的时间同步和频偏估计精度,能够有效地降低硬件资源消耗,节省传输带宽.     

无线传感器网络的多跳时间同步优化算法

通过对无线传感器网络RBS时间同步算法（Reference Broadcast Synchronization,RBS）的研究,针对多跳全网的时间同步问题,提出基于环形网络拓扑的RBS环形算法（References Broadcast Bing Synchronization,RBRS）。该算法在RBS的基础上,采用广播分组和最小平方线性回归的方法实现全网时间同步。从同步误差和开销两方面对该算法和现有的RBS优化算法作理论比较。算法在众多算法中具有一定的优越性,适用于轻型、低功耗的无线传感器网络负载。使用matlab软件进行仿真,实验结果表明优化后的算法和初始算法相比误差累积小、同步开销显著减少,并且能够实现全网络的时间同步。     

基于M&S模型的分布式认知无线电网络时间同步机制

针对分布式认知无线电网络(DCRN)中节点时间同步的问题,提出一种基于M&S同步模型的节点协作式时间同步机制。首先,选定的主用户(PU)通过控制信道将其空闲频谱列表广播到邻居节点,以确定节点对之间的可用公共信道;然后,邻居节点以该PU节点为参考,在公共信道上发送同步信息,并通过M&S同步模型调整内部计时器,从而实现时钟同步;经过多次迭代,最终实现全网时间同步。实验结果表明,该方案能够实现DCRN的时间同步,同时具有较快的收敛速度和较低的开销。     

一种基于定位应用的无线传感器网络MAC层方案

媒体接入控制协议(MAC) 是影响无线传感器网络能量效率的重要方面,S-MAC是其中具有代表性的方案.但S-MAC无法实现时间调度表的全网同步,只能形成多个在局部范围内同步的簇,簇间边界节点相对于内部节点能量消耗要快.针对这一问题提出了一种改进的MAC方案,利用定位应用中所需的节点间距离信息逐步合并各个簇,消除边界节点,提高能量效率,改善网络连通性,延长网络使用寿命.     

一种新的建立在簇结构上的同步点时间同步算法

鉴于目前时间同步算法多数基于分层结构,并且用包交换或复杂计算换取时间同步精度的提高,所以当传感器节点密集时,消息开销过多,功耗较大,同时由于信道争用严重,导致全网时间同步放慢等问题,本文提出基于簇结构的时间同步点同步算法.簇内同步采用改进的基于同步点的RBS方法,有效地减低了消息开销.当节点密度增加,全网同步时,分簇较分层方式有效地提高了信道利用率,缩短了信道争用时间.最后通过仿真实验验证了该算法的性能.     

Robust pinning synchronization of complex cyberphysical networks under mixed attack strategies

This paper is concerned with the robust pinning synchronization control problem in complex cyberphysical networks under mixed attacks. The channels for transmitting control input signals and receiving information agent are assumed to be independent of each other and both can be destroyed by frequently occurred attacks. After the attacks, a repairing cell will be instantly activated until the communication topology is restored to the initial state. Assume that broken‐down nodes remain partial function. Moreover, feedback gain matrices and coupling strengths will be designed by some algorithms. By dint of geometrical method and inequality technique, sufficient conditions are established to guarantee robust synchronization for the complex cyberphysical networks. Finally, a simulation example is utilized to illustrate the obtained results.     

密码系统安全实现及其容侵机制的设计与分析

本文分析了密码系统安全实现的动机、任务就及目标,并将容侵思想应用于系统的安全实现,提出了一种基于失败-停止协议的容侵机制的设计方法.     

A novel speech content authentication algorithm based on Bessel–Fourier moments

For audio watermark schemes, the method robust against desynchronization attacks based on synchronization codes faces security challenges. In this paper, a content-based method robust against insertion and deletion attacks is given, which is aimed to solve the insecurity problem of synchronization codes embedding, and a speech content authentication algorithm based on Bessel–Fourier moments is proposed. The definition and fast computation of Bessel–Fourier moments of discrete signal are given, and the attack on synchronization codes embedding method is described. For the scheme proposed, the non-synchronized signals caused by desynchronization attack can be re-synchronized by finding the frame that the watermark generated and extracted are equal. Comparing with the synchronization codes embedding method, the scheme not only is robust against insertion and deletion attacks, but also improves the security of watermark system. Theoretical analysis and experimental evaluation results show that the scheme is effective.     

一种抗几何攻击的视频水印算法

提出了一种基于视频序列时空不变信息的视频水印算法。在嵌入水印时生成同步帧，并确定同步帧时空不变特征点位置，检测时根据同步帧时空不变特征点的位置，实现对视频序列几何失真的矫正，对水印信息进行检测和提取。实验表明，该算法能有效地抵抗帧插入和帧丢失等时间轴同步攻击和高强度几何攻击。     

数字图像鲁棒隐写综述

随着智能设备和社交网络的飞速发展,通过网络传输的数字图像成为了实施隐蔽通信的新型重要载体,适应网络信道的图像隐写技术有望成为开放网络环境下可靠、隐蔽传递信息的一种重要方式。然而,数字图像通过Facebook、Twitter、微信、微博等社交网络传输的过程中,往往会遭受压缩、缩放、滤波等处理,对传统信息隐藏技术在兼顾鲁棒性与抗检测性方面提出了新的挑战。为此,研究者经过多年的努力探索,提出了可抵抗多种图像处理攻击和统计检测的新型鲁棒隐写技术。本文结合网络有损信道中隐蔽通信应用需求,对现有的数字图像鲁棒隐写技术进行综述。首先简要介绍本领域的研究背景,并从图像水印和隐写两方面对图像信息隐藏技术的基本概念、相关技术和发展趋势进行了简要总结。在此基础上,将图像鲁棒隐写技术的研究架构分为载体图像选择、鲁棒载体构造、嵌入代价度量、嵌入通道选择、信源/信道编码以及应用安全策略等方面,并分别对相关方法的基本原理进行了归纳和阐述。随后,对具有代表性的相关方法进行了对比测试,并结合应用场景需求给出了推荐的鲁棒隐写方法。最后,指出了数字图像鲁棒隐写技术有待进一步研究解决的问题。     

Distributed adaptive control for synchronization of unknown nonlinear networked systems

This paper is concerned with synchronization of distributed node dynamics to a prescribed target or control node dynamics. A design method is presented for adaptive synchronization controllers for distributed systems having non-identical unknown nonlinear dynamics, and for a target dynamics to be tracked that is also nonlinear and unknown. The development is for strongly connected digraph communication structures. A Lyapunov technique is presented for designing a robust adaptive synchronization control protocol. The proper selection of the Lyapunov function is the key to ensuring that the resulting control laws thus found are implementable in a distributed fashion. Lyapunov functions are defined in terms of a local neighborhood tracking synchronization error and the Frobenius norm. The resulting protocol consists of a linear protocol and a nonlinear control term with adaptive update law at each node. Singular value analysis is used. It is shown that the singular values of certain key matrices are intimately related to structural properties of the graph.     

基于SIFT的椭圆区域鲁棒数字水印方案

如何有效抵抗去同步攻击是数字图像水印研究领域的热点问题之一。利用图像仿射协变特征,提出一种可有效抵抗去同步攻击的鲁棒水印算法。对目前流行的利用多尺度Harris和SIFT描述算子来匹配图像的方法,后者有较好的匹配效果,对恢复同步水印更加稳定,并且能较好抵抗去同步攻击。该算法利用性能稳定的SIFT算子提取图像特征点,并通过基于最小生成树聚类算法的选择策略获得一组稳定且彼此独立的椭圆仿射协变特征区域,基于特征区域,利用椭圆归一化得到具有缩放和旋转不变性的圆形区域。将圆形区域进行非下采样轮廓变换（NSCT）,其中非下采样轮廓变换不仅克服了小波（Wavelet）变换的非奇异性最优基缺点,而且提供了优于轮廓（Contourlet）变换的平移不变性。将水印嵌入变换后的低频子带中。该算法实现盲提取,仿真实验结果表明,提出的算法是有效的且对常规图像处理、几何攻击以及组合攻击均具有较好的鲁棒性。     

A new adaptive digital audio watermarking based on support vector machine

It is a challenging work to design a robust digital audio watermarking scheme against desynchronization attacks. On the basis of support vector machines (SVMs), a new robust digital audio watermarking algorithm against desynchronization attacks is proposed in this paper, and in this the audio statistics characteristics and synchronization code are utilized. Firstly, the optimal embedding positions are located adaptively by using the SVM theory. Secondly, the 16-bit Barker code is chosen as synchronization mark and embedded into the digital audio by modifying the statistics average value of several samples. Finally, the digital watermark are embedded into the statistics average value of low-frequency components in wavelet domain by making full use of auditory masking. Experimental results show that the proposed scheme is inaudible and robust against common signal processing such as MP3 compression, low-pass filtering, noise addition, equalization, etc., and is robust against desynchronization attacks such as random cropping, amplitude variation, pitch shifting, time-scale modification, jittering, etc.     

基于分簇的双簇首水下传感器网络时间同步算法

水下传感器的时间同步会受到节点移动、传播时延、能耗等因素的影响,陆地传感器的时间同步算法无法直接应用于水下环境。综合考虑水下通信的特点,提出一种基于分簇的双簇首辅助时间同步算法。基于节点能耗和深度对其进行分簇,从簇中选取2个最优节点作为主副簇首,引入节点移动模型以减小节点移动性造成的计算误差,并使用移动信标节点完成簇首间的同步。在此基础上,利用双簇首对普通节点进行同步,并考虑声速动态变化对同步性能的影响。仿真结果表明,与TSHL、MU-Sync、multi-hop、D-Sync等算法相比,该算法的能耗较低,同步精度较高。