基于信道信息的无线网络认证技术研究

在无线网络中，信号传输具有广播特性，而用户标识又容易被仿冒。因此，基于口令或密钥的传统认证技术不能彻底解决针对无线传输的攻击问题，无线网络依然受到电子欺骗和多面攻击的严重威胁。为此，课题研究一种新型的无线认证技术，提取无线信道信息作为发射机指纹，利用无线传输具有的难以被仿冒的物理特性来识别用户。它将有潜力为无线局域网和无线传感器网等检测电子欺骗与多面攻击，预防拒绝服务攻击，提供低开销的设备识别。研究内容包括：运用前沿的信道探测，多天线技术及统计信号处理方法，考虑信道估计误差和干扰等因素，设计稳定的信道指纹算法；分析用户移动性和环境变化对信道指纹技术性能的影响，并在此基础上，采用跨层设计方法，结合无线网络已有的安全机制，设计一套新型无线认证协议，将发射机的识别与无线用户认证本身结合起来；在USRP实验平台上实现，并量化评估其在实际无线网络环境下的性能。本研究将有助于提高无线传输的安全性。

本项目旨在研究基于无线信道物理层信息的认证技术，用以抵御针对无线传输的网络攻击，提供对电子欺骗和多面攻击等的检测能力，预防拒绝服务攻击，从而弥补现有无线安全机制的漏洞，提高无线网络的安全性。在广泛研究无线网络认证技术的基础上，重点研究无线信道指纹和无线物理层认证协议。.主要内容包括：采用统计信号处理技术，分析在多种网络场景中的无线信道特征和信号瞬态特征等物理层特性，提出基于BP神经网络的信道指纹算法；设计基于信道信息的认证协议，并采用跨层设计方法，结合上层安全机制，实现实时处理的无线认证方案；提出基于传感器的无线网络的攻击检测和定位方案；根据周边环境中的无线信源的信号强度和分组到达时间等多种物理层特性，设计无线位置标签，并在此基础上提出基于非参数贝叶斯方法的无线认证协议，可抵御电子欺骗和窃听等攻击，为智能手机等无线终端的基于位置的服务提供了安全保障；研究干扰和信道估计误差的影响，提出基于节点合作的抗敌意干扰方案；对无线网络的电子欺骗等攻击行为进行博弈建模，提出抑制其攻击动机的方法；在通用软件无线电平台上实现所提认证方案，通过实测验证其针对电子欺骗、多面攻击和拒绝服务攻击等的检测和定位精度。.课题发表文章26篇，包括在IEEE Trans. Signal processing和JSAC等期刊上发表12篇论文，在ICC和GLOBECOM等会议上发表14篇论文（SCI收录7篇，EI收录24篇）；获得四项软件著作权，公开2项发明专利；资助9名研究生毕业；开展国际学术交流8人次。