基于物理层信息的无线网络安全机制研究
发布时间：2021-11-28 07:02
随着移动互联网的迅速发展,无线网络已成为一种重要的通信手段。然而,无线网络的安全问题也日益突出。本文利用物理层信息,通过对无线网络的物理访问区域加以限制等方式,实现无线网络的安全访问控制。随着MIMO技术的发展,物理层信息,比如信道状态信息（Channel State Information,CSI）和接收信号强度（Received Signal Strength,RSS）越来越多地得到重视,CSI的信息可以用于提高定位精度,以及信道特征签名等。本文深入挖掘了 CSI、RSS等无线物理层信息的特征,运用信号处理与机器学习等方法对获得的数据进行分析处理,通过系统整合这些方法来增强无线网络的安全性。本文的主要贡献包括:（1）基于位置的Wi-Fi接入控制。针对无线信号容易暴露,网络较易被攻击的问题,提出一种使用众包技术和无线物理层信息的基于位置的接入控制机制,分析用户信道状态信息以及接收信号强度等无线物理层信息来识别用户是否位于限定区域内。同时提出了两个CSI稳定性指标:CSI空间稳定性指标和CSI时间稳定性指标,分别描述了无线信号的空间特性与时间特性。不同于传统定位研究,该机制并不对用户进...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３不同无线信号测量设备??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＣＳＩ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｄｅｖｉｃｅｓ??
ＣＳＩ信息。??其次，充分利用现有精度的信息，进行分析处理后提取出有用的特征。例如从ＣＳＩ??中提取直达信号能量（ＥＤＰ）对视距（ＬＯＳ）路径的识别（如图１．４），以及使用ＭＵＳＩＣ算??法可以估算信号到达角（ＡｏＡ）。??／／／／／／／／／／／／?／／／／／／／／／／／／??发射＾ＬＯＳ路径?接收端?发射端遮挡的ＬＯＳ路径?接收端??Ｃ＜＾７°?兔…－＇７°??路径３?路径３??＿???Ｋ／??情形１：有Ｌ０Ｓ路径?情形２：没有ＬＯＳ路径??图１．４视距与非视距路径??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ＬＯＳ?ａｎｄ?ＮＬＯＳ??（３）信号到达角测量及应用??本文尝试利用信号到达角（ＡｏＡ）来增加信号特征的维度，提高相似物理信号的位置??区分判定精度。受ＡＰ位置和建筑物的物理边界影响，控制访问区域内外ＲＳＳ的分布较??为复杂，ＲＳＳ的分布常常不规律。利用信号到达角，以ＡＰ为中心对物理区域进行放射??性的划分，将协助判定信号源位置。例如，对于ＡＰ位于区域边界的情况，离ＡＰ距离??较近的区域外的位置和离ＡＰ较远的区域内的位置上的ＲＳＳ可能十分接近。由于ＡＰ无??法得知信号来源的具体位置，只是将采集到的信号添加到训练集中进行训练，这将导致??这些特殊位置的信号无法被正确区分是在区域内还是在区域外。当ＡＰ靠近区域边界时，??虽然处于区域外但靠近ＡＰ的信号可能和处于区域内但远离ＡＰ的信号的ＲＳＳ近似，但??是两组信号的ＡｏＡ不同。因此
使得Ｗｉ－Ｈ加密形同虚设。此外在军事或商业机密场所等安全性要求较高的地方人们希??扭将无线网络限制在特定的区域内。??为了说明本章的问题，考虑图２．１中的场景。图中所示的房间内安装了一个标记为??ＡＰ的无线接入点，以及标记为ｉ＼ｎ和的两个额外的无线监控器。ＣＬａＷａ的设计目??标是识别出用户处于房间内还是房间外，从而只为房间内的用户提供网络服务。ＡＰ附??近的灰色圆圈标示了一块“紧邻”区域，本章提供了一个模型来识别用户是否位于该区??域内。这张图也标示了用户可能停留的２０个位置点。首先考虑一个用户坐在紧邻ＡＰ的??位置３，因为ＣＬａＷａ可以直接识别出该用户“紧邻”?ＡＰ，他应该直接获得网络接入。接??下来考虑位于位置１９的州户，因为他不在房问内，因此他不应获得网络接入。最后考??虑位于位置１０的用户，虽然他没有“紧邻”?ＡＰ，但是他在房间内，因此该用户也应该??获得网络接入。本章介绍了?ＣＬａＷａ的设计与实现，该系统可以识别出位于一个特定区??－２１?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流形插值数据库构建的WLAN室内定位算法[J]. 周牧,唐云霞,田增山,卫亚聪. 电子与信息学报. 2017(08)
[2]基于LQI权重和改进粒子群算法的室内定位方法[J]. 尚俊娜,盛林,程涛,施浒立,岳克强. 传感技术学报. 2017(02)
[3]基于核函数特征提取的室内定位算法研究[J]. 李华亮,钱志鸿,田洪亮. 通信学报. 2017(01)
[4]基于磁场指纹辅助的手机室内定位系统[J]. 杨增瑞,段其昌,毛明轩,段盼,黄晓刚. 传感技术学报. 2016(09)
[5]一种针对未知发射功率的室内定位优化算法[J]. 徐琨,刘宏立,马子骥,胡久松. 传感技术学报. 2016(06)
[6]面向非视距环境的室内定位算法[J]. 毛科技,邬锦彬,金洪波,苗春雨,夏明,陈庆章. 电子学报. 2016(05)
[7]一种基于多维标度和区域细化的无线室内定位方法[J]. 肖亚龙,张士庚,王建新. 计算机学报. 2017(08)
[8]WiFi-PDR室内组合定位的无迹卡尔曼滤波算法[J]. 陈国良,张言哲,汪云甲,孟晓林. 测绘学报. 2015(12)
[9]室内WLAN定位中位置指纹优化的接入点部署方法[J]. 周牧,蒲巧林,田增山. 通信学报. 2015(S1)
[10]一种基于传播模型和位置指纹的混合室内定位方法[J]. 崔斌,赵西安. 测绘通报. 2015(06)
博士论文
[1]多源异构融合定位方法研究[D]. 段林甫.电子科技大学 2018
[2]基于射频信号及信道状态信息的被动式目标定位方法研究[D]. 王举.西北大学 2016
本文编号：3523947
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３不同无线信号测量设备??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＣＳＩ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｄｅｖｉｃｅｓ??
ＣＳＩ信息。??其次，充分利用现有精度的信息，进行分析处理后提取出有用的特征。例如从ＣＳＩ??中提取直达信号能量（ＥＤＰ）对视距（ＬＯＳ）路径的识别（如图１．４），以及使用ＭＵＳＩＣ算??法可以估算信号到达角（ＡｏＡ）。??／／／／／／／／／／／／?／／／／／／／／／／／／??发射＾ＬＯＳ路径?接收端?发射端遮挡的ＬＯＳ路径?接收端??Ｃ＜＾７°?兔…－＇７°??路径３?路径３??＿???Ｋ／??情形１：有Ｌ０Ｓ路径?情形２：没有ＬＯＳ路径??图１．４视距与非视距路径??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ＬＯＳ?ａｎｄ?ＮＬＯＳ??（３）信号到达角测量及应用??本文尝试利用信号到达角（ＡｏＡ）来增加信号特征的维度，提高相似物理信号的位置??区分判定精度。受ＡＰ位置和建筑物的物理边界影响，控制访问区域内外ＲＳＳ的分布较??为复杂，ＲＳＳ的分布常常不规律。利用信号到达角，以ＡＰ为中心对物理区域进行放射??性的划分，将协助判定信号源位置。例如，对于ＡＰ位于区域边界的情况，离ＡＰ距离??较近的区域外的位置和离ＡＰ较远的区域内的位置上的ＲＳＳ可能十分接近。由于ＡＰ无??法得知信号来源的具体位置，只是将采集到的信号添加到训练集中进行训练，这将导致??这些特殊位置的信号无法被正确区分是在区域内还是在区域外。当ＡＰ靠近区域边界时，??虽然处于区域外但靠近ＡＰ的信号可能和处于区域内但远离ＡＰ的信号的ＲＳＳ近似，但??是两组信号的ＡｏＡ不同。因此
使得Ｗｉ－Ｈ加密形同虚设。此外在军事或商业机密场所等安全性要求较高的地方人们希??扭将无线网络限制在特定的区域内。??为了说明本章的问题，考虑图２．１中的场景。图中所示的房间内安装了一个标记为??ＡＰ的无线接入点，以及标记为ｉ＼ｎ和的两个额外的无线监控器。ＣＬａＷａ的设计目??标是识别出用户处于房间内还是房间外，从而只为房间内的用户提供网络服务。ＡＰ附??近的灰色圆圈标示了一块“紧邻”区域，本章提供了一个模型来识别用户是否位于该区??域内。这张图也标示了用户可能停留的２０个位置点。首先考虑一个用户坐在紧邻ＡＰ的??位置３，因为ＣＬａＷａ可以直接识别出该用户“紧邻”?ＡＰ，他应该直接获得网络接入。接??下来考虑位于位置１９的州户，因为他不在房问内，因此他不应获得网络接入。最后考??虑位于位置１０的用户，虽然他没有“紧邻”?ＡＰ，但是他在房间内，因此该用户也应该??获得网络接入。本章介绍了?ＣＬａＷａ的设计与实现，该系统可以识别出位于一个特定区??－２１?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流形插值数据库构建的WLAN室内定位算法[J]. 周牧,唐云霞,田增山,卫亚聪. 电子与信息学报. 2017(08)
[2]基于LQI权重和改进粒子群算法的室内定位方法[J]. 尚俊娜,盛林,程涛,施浒立,岳克强. 传感技术学报. 2017(02)
[3]基于核函数特征提取的室内定位算法研究[J]. 李华亮,钱志鸿,田洪亮. 通信学报. 2017(01)
[4]基于磁场指纹辅助的手机室内定位系统[J]. 杨增瑞,段其昌,毛明轩,段盼,黄晓刚. 传感技术学报. 2016(09)
[5]一种针对未知发射功率的室内定位优化算法[J]. 徐琨,刘宏立,马子骥,胡久松. 传感技术学报. 2016(06)
[6]面向非视距环境的室内定位算法[J]. 毛科技,邬锦彬,金洪波,苗春雨,夏明,陈庆章. 电子学报. 2016(05)
[7]一种基于多维标度和区域细化的无线室内定位方法[J]. 肖亚龙,张士庚,王建新. 计算机学报. 2017(08)
[8]WiFi-PDR室内组合定位的无迹卡尔曼滤波算法[J]. 陈国良,张言哲,汪云甲,孟晓林. 测绘学报. 2015(12)
[9]室内WLAN定位中位置指纹优化的接入点部署方法[J]. 周牧,蒲巧林,田增山. 通信学报. 2015(S1)
[10]一种基于传播模型和位置指纹的混合室内定位方法[J]. 崔斌,赵西安. 测绘通报. 2015(06)
博士论文
[1]多源异构融合定位方法研究[D]. 段林甫.电子科技大学 2018
[2]基于射频信号及信道状态信息的被动式目标定位方法研究[D]. 王举.西北大学 2016
本文编号：3523947
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