移动自组织网络物理层安全研究

发布时间：2017-06-27 06:05

  本文关键词：移动自组织网络物理层安全研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机性能飞速提升,基于传统加密算法的安全技术越来越容易被窃听者破解,且无线网络的广播特性使得信息公开传播,无线网络的安全正面临严峻的挑战。为了解决这些安全问题,无线网络的物理层安全技术因其本身具有的天然优势正受到越来越多的关注和研究。在本文中,我们主要研究了基于慢衰落信道的移动自组织网络的物理层安全技术的性能。首先,利用具有随机性的无线信道特征对各类无线终端进行身份认证。无线信道的互易性和唯一性使得用户无需使用共享密钥验证身份,可以直接利用信道特征进行身份认证。在该身份认证方法中,我们研究了三种信道特征:幅度、相位以及幅度和相位的结合。通过仿真测试可知,利用幅度和相位的混合信道特征,可以获得更加优越的性能。考虑到移动无线网络的特殊性,我们结合RAKE接收机技术增强身份认证方法在发射功率较低时的性能,仿真结果证明RAKE接收机技术的有效性。然后,我们基于无线信道特征生成密钥,利用网络编码分配密钥。在本文中,移动自组织网络信道特征的随机性为密钥的生成提供了充足的资源,同时,我们提出了一种新的网络编码方法,其优势是无需中心节点分配密钥。在该方法的规则中,尽管所有的中继节点都参与了加密和解密计算过程,但因为是多径信道传输且每条信道之间相互独立,故所有的协作中继节点都将因为缺乏完整的传输信息而无法破译密钥,我们达到了保密传输信息的目标且证明了该方法的可靠性。最后,在瑞利衰落信道的环境中,我们研究了归一化目标保密容量的中断概率,利用了信道分集技术中的最大比合并技术(Maximal Ratio Combining,MRC)增强移动自组织网络保密通信的性能。根据理论分析和仿真结果的对比,利用信道分集技术,即使在低信噪比的环境中,预定接收机总是能够获得相对较高的保密容量,持续地进行保密传输信息,这些结果都有力的证明了我们所提出的方法具有高效的性能。
【关键词】：移动自组网 物理层安全 网络编码 最大比合并 保密中断概率
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文的主要贡献13-14
• 1.4 论文的结构安排14-15
• 第二章 物理层安全技术的基础研究15-27
• 2.1 无线通信中的攻击15-16
• 2.2 无线通信的特性16-19
• 2.2.1 随机性16-17
• 2.2.2 互易性17
• 2.2.3 相干性17-18
• 2.2.4 分布式计算18
• 2.2.5 信道分集18-19
• 2.3 无线通信中的身份验证19-21
• 2.4 保密容量21-22
• 2.5 有线通信的传统安全结构22-24
• 2.6 无线通信安全的挑战24-25
• 2.7 OFDM系统基本原理25-27
• 第三章 基于信道特征的身份验证27-46
• 3.1 简介27-28
• 3.2 OFDM通信中基于信道的身份验证28-35
• 3.2.1 系统和攻击模型28-29
• 3.2.2 协议29-30
• 3.2.3 假设检验30-32
• 3.2.4 仿真分析32-35
• 3.3 利用RAKE接收机增强身份验证35-44
• 3.3.1 系统和攻击模型35-36
• 3.3.2 假设检验36-40
• 3.3.3 仿真分析40-44
• 3.4 总结44-46
• 第四章 基于网络编码的密钥分配46-63
• 4.1 简介46-47
• 4.2 系统和攻击模47
• 4.3 基于信道特征生成密钥47-50
• 4.4 基于网络编码的密钥分配50-55
• 4.4.1 两跳通信网络52-54
• 4.4.2 多跳通信网络54-55
• 4.5 可靠性分析55-57
• 4.6 性能评估和讨论57-62
• 4.6.1 仿真模型57-58
• 4.6.2 仿真结果和讨论58-62
• 4.7 总结62-63
• 第五章 基于分集合并技术提高保密容量63-71
• 5.1 简介63
• 5.2 系统和攻击模型63-64
• 5.3 理论分析64-68
• 5.4 性能评估和讨论68-70
• 5.5 总结70-71
• 第六章 总结和展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77

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本文编号：488723