抗SSDF攻击的一致性协作频谱感知方案

在分布式认知无线电网络中,一般很难找到合适的融合中心能够收集所有协作用户的感知信息,而且协作过程极可能遭到篡改感知数据(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)攻击.鉴于此,该文提出了一种改进的一致性协作频谱感知方案.利用Metropolis迭代规则,各次用户仅依靠邻接点之间的...     

利用SSDF攻击特征的加权分布式频谱感知算法

协作频谱感知可以提高频谱感知的可靠性,但易遭到篡改感知数据(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)攻击。该文利用SSDF攻击特征,判断邻居节点发送值是否是恶意状态值,并提出一种加权分布式协作频谱感知算法。该算法根据状态值在本地节点网络中的偏离程度,设定其融合权值。仿真结果表明,所提算法在节点收敛率和鲁棒性两方面,比基于梯度的协作频谱感知算法和基于最大差值的协作频谱感知算法都有所提升,检测性能也因此显著提高。      

协作频谱感知中的SSDF攻击及其对策研究

协作频谱感知是认知无线电中实现频谱有效利用的关键环节,但协作频谱感知由于其聚集感知数据的特点,为恶意用户提供了可乘之机。恶意用户可以通过实施频谱感知数据伪造(spectrum sensing data falsification,SSDF)攻击的方式,使认知无线电系统不能如实地根据外界环境进行动态的频谱切换。为深入理解SSDF攻击,掌握其防御对策的研究现状及发展趋势,从攻击手段、攻击形式和攻击策略3个角度细化出具体的SSDF攻击类型,总结了目前SSDF攻击的典型防御对策。同时,针对目前相关研究中所存在的问题,明确了一些有待继续研究的方向。     

基于ESD测试的无线电网络抗SSDF攻击协作频谱感知方案

针对认知无线电网络中协作频谱感知容易遭受数据伪造攻击的问题,提出一种基于检验统计和极端学生化偏差检验法的协作频谱感知方案。首先,将差分进化算法与加权增益合并软决策融合方法相结合,形成一种高效的节点决策融合机制。然后,在协作感知中,根据节点的软决策数据,利用检验统计消除故障认知节点。最后,利用提出的改进型ESD检验法消除恶意认知节点,从而形成全局决策。仿真结果表明,该方案在协作感知中能够有效过滤SSDF攻击数据,具有较低的误检测率。     

基于双重信誉值与多角度权值的抗SSDF攻击协作频谱感知方法

为保证协作频谱感知具备较好的抗频谱感知数据篡改（SSDF）攻击能力,提出一种基于双重信誉值与多角度权值的协作频谱感知（DRMW-CSS）方法。首先,以历史本地判决结果进行多次迭代获得评分信誉值,并在此基础上计算出准确率信誉值。其次,以双重信誉值和多个信誉值门限对次级用户（SU）进行筛选。然后,判断SSDF攻击对该筛选方法造成的影响程度,并将其分为3种情况。最后,根据不同情况采用相对应多角度权值数据融合判决方法做出最终的全局决策。仿真结果表明,所提方法在面对不同攻击策略与攻击概率的SSDF攻击时具有良好的感知准确率,相较于传统方法具备更好的抗攻击能力。     

CRN合作频谱感知SSDF攻击的博弈分析

由于认知无线电网络(CRN)的特点,合作频谱感知容易遭受各种不同的安全威胁。针对CRN合作频谱感知中的感知数据错误化(SSDF)攻击,利用博弈论分析了SSDF攻击者和数据融合中心在不同条件下的行为与收益,并研究了双方基于博弈论的最佳策略。数据融合中心采用本文所述的策略可以有效对抗SSDF攻击,且SSDF攻击者无法通过自身策略的调整获得更大的收益。     

协作频谱感知中抗SSDF攻击的认知用户不确定性行为评估

针对认知用户的协作感知行为不确定性,提出一种基于D-S证据理论的信任评估机制——Hard Guard,为硬判决融合算法提供保护,使其成为具有抑制频谱感知数据伪造(SSDF)攻击能力的可信协作频谱感知算法。Hard Guard采取感知数据预处理措施,在融合之前有效过滤虚假感知数据,规避了恶意用户的影响。仿真结果表明,Hard Guard能使硬判决融合算法面对SSDF攻击时保持较好的感知性能。     

基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

模拟人群信任和决策机制的协作频谱感知方法

通过模拟人群内部的信任和决策机制,针对多用户的频谱协作感知一致性问题,提出了一种分布式算法。该算法首先通过网络的历次协作过程预测出各感知用户的动态可信值,据此产生用户的相对可信值,并结合决策机制使得用户之间进行数据交互,随着数据的可信、迭代交互,所有用户状态将趋于一致,最后通过判定算法得出最终结果。算法充分考虑了实际环境中各用户频带感知能力的不平衡性,而且各次级用户只需要进行少量局部数据交换即可实现协作感知,与传统的OR-rule、1-out-of-N rule以及普通迭代法有较大区别。对3种数据篡改攻击进行了分析,并在预测算法的基础上提出了相应的安全策略。理论分析与仿真结果表明,新算法在准确性和安全性上均优于传统合作频谱感知算法,能显著提高频谱感知准确率,同时兼具较强的防攻击能力。     

可防御SSDF攻击的宽带压缩频谱感知

SSDF（Spectrum Sensing Data Falsification）攻击是认知无线网络中对频谱感知性能危害最大的攻击方式之一。基于认知无线网络中信号频域的固有稀疏性,本文结合了压缩感知(CS)技术与平均一致(average consensus)算法,建立了可防御SSDF攻击的分布式宽带压缩频谱感知模型。本文建立了次用户的声望值指标,用以在分布式信息融合的过程中更加准确地排除潜在的恶意次用户影响。在感知阶段,各个CR节点对接收到的主用户信号进行压缩采样以减少对宽带信号采样的开销和复杂度,并做出本地频谱估计。在信息融合阶段,各CR节点的本地频谱估计结果以分布式的方式进行信息融合,排除潜在恶意次用户的影响,得到最终的频谱估计结果。仿真结果表明,本文提出的分布式频谱感知模型可以有效地抵御SSDF攻击,提高了频谱感知的性能。      

一种基于信誉度的航空无线电协作频谱感知方法

摘要：传统的航空无线电协作频谱感知算法无法区分节点的性质（普通/恶意）,而新的加权序贯检测（weighted sequential probability ratio test,WSPRT）算法虽然解决了这个问题,但在具有频谱感知数据篡改（spectrum sensing data falsification,SSDF）攻击节点的环境中,无法保持高的感知正确率。提出了一种改进型WSPRT 算法,在传统的 WSPRT 算法基础上改进了信誉度奖惩方案,增加了临近时间内感知稳定度的量化。从实验仿真结果看,改进后的算法不仅时间复杂度更低,而且能够有效地识别恶意节点,对于恶意用户的判定更准确。     

A Robust Cooperative Spectrum Sensing Scheme in Cognitive Radio Systems

Performance of cluster-based cooperative spectrum sensing is more greatly improved than that of the traditional cooperative spectrum sensing.However,the style of clusters is not pointed out on traditional cluster-based method.In view of all the fading in the cooperative spectrum sensing,space diversity,and selective diversity,a robust cooperative spectrum sensing scheme based on clusters is proposed.Simulation results show that the detection performance of this new scheme is more close to that of the ideal cluster-based cooperative spectrum sensing scheme,and the excellent performance with higher reliability is gained relative to the actual cluster-based cooperative spectrum sensing scheme.Finally,the number of users in a cluster of the proposed scheme is discussed.The two users in a cluster are not the optimal solution to the overall implementation of cognitive radio.     

认知无线电多时隙联合频谱感知方法及优化

为了降低认知无线电中次用户对主用户的干扰,提出了次用户通过多个时隙的能量感知联合检测主用户的频谱感知方法。每个传输帧被分成若干个时隙,次用户在每个时隙的开始进行能量感知,通过合并多个时隙的感知结果,提高次用户对主用户的检测性能。为了最大化次用户的频谱效率,将主用户状态建模为二维马尔科夫随机过程,并根据该过程优化单时隙频谱感知时间。仿真结果表明：相比Liang的“先听后传”频谱感知方法,提出方法仅牺牲14％的频谱效率,却使干扰概率降低了28％;随着信噪比增加,提出方法的最大频谱效率逐渐接近“先听后传”频谱感知方法。     

合作频谱感知安全技术研究

频谱感知是认知无线电实现动态频谱接入的前提和关键技术。由于阴影效应和多径衰落等因素,单个认知用户的频谱感知的结果可能不可靠,因此通过多个认知用户检测结果的融合来提高频谱感知的性能,即合作频谱感知。目前,合作频谱感知存在两类安全威胁：主用户假冒攻击（IE,Incumbent Emulation）和频谱感知数据篡改攻击（SSDF,Spectrum Sensing Data Falsification）。由于这两种攻击的存在,将会大大降低频谱感知的性能,减少认知用户接入空闲授权频段的机会。因此,有必要对这两类攻击开展相关的防御技术研究。     

认知系统中多天线协作频谱感知方案

针对认知无线电的核心问题——频谱感知,采用性能好的协作频谱感知,这里研究了认知无线电系统中一种多天线协作频谱感知方案,此方案中的噪声信号和主用户的信号均认为是独立复高斯随机信号。同时,次用户将检测到的信号通过波束成形后传向融合中心,而优化函数为发射功率受限的条件下,最大化全局的检测概率。理论推导和方针结果表明,所提出的方案有效地提高了检查概率,充分发挥了空间分集和多用户分集的优势,普遍提高了系统的感知概率。     

认知无线电的合作频谱检测分析

认知用户需要持续快速地检测主用户的出现,对基于认知无线电的合作频谱检测机制进行了分析。在理想的两用户网络中,认知用户采用合作机制可以提高系统的平均侦测时间。在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,单个认知用户对主用户的侦测概率越高。对于多用户网络,还考虑了整体的实现。     

一种SSDF攻击检测的证据理论合作频谱感知算法

现有的基于证据理论的合作频谱感知认为所有认知用户都是诚实的,没有考虑恶意用户的存在。当恶意用户篡改本地感知的结果,发送错误的数据到数据融合中心,将会降低合作频谱感知的性能,这种攻击称为频谱感知数据篡改（spectrum sensing data falsification,SSDF）攻击。由于恶意用户发送的证据与其它认知用户的证据存在差别,本文使用Jousselme距离来衡量证据的可信度,提出一种SSDF攻击检测算法。数据融合中心接收所有认知用户的证据,让可信度低的证据不参与融合判决,可信度高的证据根据可信度进行加权融合。仿真结果表明,所提出的SSDF攻击检测算法在恶意用户发起SSDF攻击时可以很好的改善频谱感知性能。