论文一个关于无线认知无线电安全的研究.docxVIP

 PAGE \* MERGEFORMAT 36  PAGE \* MERGEFORMAT 37 一个基于认知无线电网络安全的研究 摘要 近年来无线通信的进展正在逐步引发频谱短缺问题。最近，一个叫做无线电认知(CR）的新型技术，正试图通过在无线通信和移动计算中动态的使用空闲频谱，来最大限度的弱化这个问题。无线电认知网络技术（CRNs）可通过使用认知无线电，由延伸到无线电链路层到网络层的功能组成。CRNs体系结构的目标是：通过更有效的方式而不是仅仅通过链接频谱效率访问CRNs，这样能够提高整个网络的操作，以便满足用户随时随地的需求。CRNs与其他传统的无线网络相比更灵活，可更多的曝露在无线网络中，也面临比传统无线环境更多的安全威胁。CRNs的独有的特性使得它所面临的安全问题更加棘手。在CRNs的安全性领域里有一些问题还尚未被研究。一个在ad hoc网络中能实现安全路由及其他用途的典型的公钥基础设施（PKI），是不足以能保证在有限的通信和计算资源的控制下保证CRNs的安全性。然而，如今越来越多的研究关注于主要由CR技术和CRNs中CR的独特特性所带来的安全威胁。因此，在这项研究中，本文对CRNs和它的架构以及安全问题进行了一个广泛的研究。 关键字：无线电网络 安全 信任 攻击 次级用户 主要用户 1.引言 对于一些不同的能支持网络介入和其他服务的无线技术，把他们合并起来然后适时根据通信环境或是各种应用的要求使用其中的一个是很有效的想法。首先，认知无线电是由米托拉在2000年从软件无线电定义中最先提出。这个想法本来主要目的是提高频谱利用率。无线应用程序对频谱的需求不断增加产生了无线应用中的频谱短缺问题。鉴于这个问题，美国联邦通信委员会（FCC）已经在考虑让未授权用户使用授权过的频谱，这使得未授权用户在他们不会对授权用户造成影响的前提下能使用空闲频谱。现在大多数无线电系统都了解无线电频谱。如今的认知无线电技术是一个无论是网络或是无线节点都能改变其发送或接受的参数，来通过避免干扰到授权或非授权用户进行有效的通信的新型研究领域。基本上CRNs中使用的参数都是基于主动监测几个因素的基础之上的，如无线电频谱，用户行为和网络状态。认知无线电技术感应出可用的频谱让后占用它，这样可以腾出感应到返回给主要用户（PU）的频谱。我们称未来无线网络为认知无线电网络技术（CRNs），这与Haykins在2005年对认知无线电的定义是相当一致的，“认知无线电是一种只能无线交流系统，它可以熟悉周围的环境然后使用了解-构造的方法从周围环境中获得信息然后通过实时的对某些操作参数（例如，传输功率，工作频率，调制方式）做出相应的变化来使内部状态适应输入RF激励的统计变化，它有两个基本的目标：高可靠性通信和无论何时何地需要就能有效的使用频谱”。作者陈等人表示每当认知无线电找到使用“频谱空洞”的机会，它为了成功的帮助有用的用用程序和服务都会将数据包传到认知网络链接的顶端。一个带有认知无线电能力的移动终端总是能够感应到周围的通信环境（例如频谱空洞，地理位置，可用的有线或无线通信系统或网络，以及可用的服务），分析周边环境根据自身的需求来获得信息然后通过调整系统参数以符合相关定理及要求来进行重新自我配置。在陈等人中文章提出了一个例子，当一个带有认知无线电技术的移动中断感测到周围有WiFi或GSM系统与此同时在数字电视频带上也有频谱空洞。因此，它可能会通过这些频谱空洞从WiFi 应用中下载文件或是通过GSM系统打个电话与其他无线认知网络使用者交流。图1表示认知无线电网络与无线网络的基本区别。 图1无线网络和认知无线网络之间的差异 认知无线电网络中断也具备与其他频谱和网络使用进行写上的功能。这种协商过程是可在一个网络基础设施两侧实施或仅仅通过一个ad hoc网络方式进行。在CRNs，无线电还可以在不同的频带或制式的通信系统中提供互操作性。另一方面，认知无线电实在软件无线电定义之上的，它的智能可以让一个SDR确定使用哪些操作和参数。其实，SDR就是一个单纯的把大多数无线电频率（RF）和中频（IF）功能包括波形合成加入到数字而不是模拟的区域，在无线电操作模式上允许极大灵活性的无线电。CRNs相比其他传统无线网络更加灵活和曝光于无线网络的特性使得它面临很多的安全威胁，像智能功能以及动态频谱接入应用。由于认知无线电能够自适应周边环境和改变通信的方式，那么它要选择一个最佳和安全的方式是至关重要的。与有线网络相比，无线网络的性质决定了其脆弱的安全性是不可避免的。在一个无线网络中，一个信号需要通过一个没有真实连接的开放媒体中传输。这就是说，数据可能被窃听或在没人注意的情况下被修改，或者信道可能被攻击者占用或过度使用。对于在CRNs中几种安全