无线认知网络攻击建模及频谱安全接入技术研究

近年来，无线认知网络获得较多关注，其研究工作主要集中在频谱感知、接入以及频谱资源管理等方面。由于无线电开放的通信特征以及在感知、接入过程中的动态变化性，如何进行安全接入、防范攻击成为其中重要的前瞻性研究内容。本项目旨在对无线认知网频谱安全攻击（如主用户仿冒攻击、控制信道恶意攻击以及提供虚假感知信息攻击等）进行系统级建模，展开针对频谱各种攻击行为的防御技术研究，内容涉及易遭到攻击的脆弱点分析及其防御机制设计，能抵御恶意攻击的控制信道动态构建机制，能抵御错误感知信息扩散的信息编码及传输协议等。在此基础上，面向频谱感知与接入提出认知网络可生存性模型，提出安全接入识别与可用性分级评估方法。.本项目通过对典型攻击建模及防御机制研究，创新性提出无线认知网频谱安全接入框架与技术，完成频谱分级可用性规范，研究成果对于无线认知网络的安全性与可生存性设计提供重要依据，最终对无线认知网络理论和应用产生重要推动。

由于无线认知网络开放的通信特征及其在感知、接入过程中的动态变化特性，如何进行安全接入、防范攻击成为重要的前瞻性研究内容。本项目对无线认知网络频谱安全攻击进行系统级建模，展开针对频谱感知、分配与接入的整个流程中典型攻击行为的检测、防御以及网络可生存性技术研究。内容包括频谱感知中的主用户仿冒攻击、拜占庭攻击及动态环境下的高效频谱感知技术；频谱分配过程的可生存性优化，包括通过分布式频谱分配提高网络鲁棒性，设计公平可靠的频谱交易机制，联合功率控制与频谱分配降低频谱干扰的影响；设计了安全可靠的频谱接入解决方案，在分布式ad hoc模式下设计了基于邻居协作的跳频通信协议，解决针对公共控制信道的DoS攻击问题；在Infrastructure模式下设计了异步多信道MAC协议，解决单信道通信与组网面临的信道干扰攻击、数据监听等安全威胁；研究了中继节点协作下的激励机制，解决在干扰攻击下链路无法直接通信的问题。本课题圆满完成计划任务书所规定的内容，通过对典型攻击建模及防御机制研究，创新性提出无线认知网络频谱安全接入框架与技术，研究成果对于无线认知网络的安全性与可生存性设计提供重要依据，对无线认知网络理论研究和应用产生重要推动。