基于射頻指紋和信道信息的物理層聯(lián)合認(rèn)證方法技術(shù)

技術(shù)編號：14862545 閱讀：105 留言：0更新日期：2017-03-19 16:48

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于射頻指紋和信道信息的物理層聯(lián)合認(rèn)證方法，包括以下步驟：S1.第一時(shí)隙，合法發(fā)送者A向合法接收者B發(fā)送第一數(shù)據(jù)包，對第一數(shù)據(jù)包進(jìn)行基于射頻指紋的物理層認(rèn)證；S2.提取合法發(fā)送者A到B的無線信道信息，并將其存儲到合法接收者B的存儲器中；S3.設(shè)置無線信道信息樣本；S4.下一時(shí)隙，發(fā)送者X向合法接收者B發(fā)送第二數(shù)據(jù)包，提取發(fā)送者X到B的無線信道信息；S5.判斷發(fā)送者X到B的無線信道信息與無線信道信息樣本的相似度；若該相似度大于或等于設(shè)定的閾值，則基于信道信息的物理層認(rèn)證成功，存儲該發(fā)送者X到B的無線信道信息，跳轉(zhuǎn)步驟S3；否則基于信道信息的物理層認(rèn)證失敗，丟棄第二數(shù)據(jù)包，跳轉(zhuǎn)步驟S1。本發(fā)明專利技術(shù)具有不可仿冒性、復(fù)雜度低和精確度高的特點(diǎn)。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及信息安全
，尤其涉及一種基于射頻指紋和信道信息的物理層聯(lián)合認(rèn)證方法。
技術(shù)介紹
近年來，隨著智能終端的普及和BYOD(BringYourOwnDevice，自己攜帶的辦公設(shè)備)的興起，無線通信網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增加。然而，無線網(wǎng)絡(luò)的開放性和智能終端的移動性，為網(wǎng)絡(luò)攻擊提供了溫床，移動電子商務(wù)的安全和個(gè)人隱私成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備急需低復(fù)雜度和低成本的認(rèn)證保障通信安全性。采用密碼機(jī)制的認(rèn)證是對抗可能出現(xiàn)的大多數(shù)攻擊的一種有效方案，然而密碼機(jī)制存在密鑰泄露的風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是密碼機(jī)制涉及了密集計(jì)算，資源消耗嚴(yán)重，這為資源非常有限的移動設(shè)備帶來了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。最近，一些研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用物理層信息來增強(qiáng)無線通信的安全，嘗試使用非密碼認(rèn)證的新方法，旨在實(shí)現(xiàn)輕量級并快速的認(rèn)證。這些基于物理層的非密碼認(rèn)證有多種方法，主要包括基于信道或位置的非密碼認(rèn)證、基于軟件的非密碼認(rèn)證和基于硬件的非密碼認(rèn)證。無線信道信息和無線設(shè)備位置是無線設(shè)備在通信系統(tǒng)中最直接的特征，其中，無線信道信息容易獲取，而且關(guān)于信道信息估計(jì)的研究也較為深入。但是一旦無線設(shè)備處于移動狀態(tài)，無線信道的信息也隨之改變，認(rèn)證系統(tǒng)必須及時(shí)做出調(diào)整，對認(rèn)證系統(tǒng)要求較高。在基于硬件的非密碼認(rèn)證的研究中，基于射頻指紋(RadioFrequencyFingerprint，RFF)的非密碼認(rèn)證方法非常具有代表性，因?yàn)樯漕l指紋的本質(zhì)是發(fā)射機(jī)的硬件信息，而任何兩個(gè)無

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于射頻指紋和信道信息的物理層聯(lián)合認(rèn)證方法，其特征在于：包括以下步驟：S1.第一時(shí)隙中，合法發(fā)送者A向合法接收者B發(fā)送第一數(shù)據(jù)包，合法接收者B對第一數(shù)據(jù)包進(jìn)行基于射頻指紋的物理層認(rèn)證：(1)若認(rèn)證成功，則建立合法發(fā)送者A和合法接收者B之間的信任連接，跳轉(zhuǎn)步驟S2；(2)若認(rèn)證失敗，則重復(fù)步驟S1；S2.合法接收者B提取合法發(fā)送者A和合法接收者B之間的無線信道信息，并將所述無線信道信息存儲到合法接收者B的存儲器中；S3.設(shè)置無線信道信息樣本；S4.下一時(shí)隙中，發(fā)送者X向合法接收者B發(fā)送第二數(shù)據(jù)包，合法接收者B提取發(fā)送者X和合法接收者B之間的無線信道信息；S5.合法接收者B根據(jù)存儲器中的無線信道信息對步驟S4中發(fā)送者X的無線信道信息進(jìn)行基于信道信息的物理層認(rèn)證，即判斷發(fā)送者X的無線信道信息與無線信道信息樣本的相似度：(1)若所述相似度大于或等于設(shè)定的閾值，則基于信道信息的物理層認(rèn)證成功，認(rèn)為發(fā)送者X為合法發(fā)送者A，同時(shí)將發(fā)送者X的無線信道信息存儲到合法接收者B的存儲器中，跳轉(zhuǎn)步驟S3；(2)若所述相似度小于設(shè)定的閾值，則基于信道信息的物理層認(rèn)證失敗，發(fā)送者X為攻擊者E，合法接收者B丟棄第二...

【技術(shù)特征摘要】
1.基于射頻指紋和信道信息的物理層聯(lián)合認(rèn)證方法，其特征在于：包括以下步驟：
S1.第一時(shí)隙中，合法發(fā)送者A向合法接收者B發(fā)送第一數(shù)據(jù)包，合法接收者B對第一數(shù)
據(jù)包進(jìn)行基于射頻指紋的物理層認(rèn)證：
(1)若認(rèn)證成功，則建立合法發(fā)送者A和合法接收者B之間的信任連接，跳轉(zhuǎn)步驟S2；
(2)若認(rèn)證失敗，則重復(fù)步驟S1；
S2.合法接收者B提取合法發(fā)送者A和合法接收者B之間的無線信道信息，并將所述無線
信道信息存儲到合法接收者B的存儲器中；
S3.設(shè)置無線信道信息樣本；
S4.下一時(shí)隙中，發(fā)送者X向合法接收者B發(fā)送第二數(shù)據(jù)包，合法接收者B提取發(fā)送者X
和合法接收者B之間的無線信道信息；
S5.合法接收者B根據(jù)存儲器中的無線信道信息對步驟S4中發(fā)送者X的無線信道信息進(jìn)
行基于信道信息的物理層認(rèn)證，即判斷發(fā)送者X的無線信道信息與無線信道信息樣本的相似
度：
(1)若所述相似度大于或等于設(shè)定的閾值，則基于信道信息的物理層認(rèn)證成功，認(rèn)為發(fā)
送者X為合法發(fā)送者A，同時(shí)將發(fā)送者X的無線信道信息存儲到合法接收者B的存儲器中，
跳轉(zhuǎn)步驟S3；
(2)若所述相似度小于設(shè)定的閾值，則基于信道信息的物理層認(rèn)證失敗，發(fā)送者X為攻
擊者E，合法接收者B丟棄第二數(shù)據(jù)包，跳轉(zhuǎn)步驟S1；
步驟S5中所述的判斷發(fā)送者X的無線信道信息與無線信道信息樣本的相似度的方法為似
然比檢驗(yàn)法或序貫概率比檢驗(yàn)法：若設(shè)接收者B對在k-1時(shí)刻根據(jù)合法發(fā)送者A的導(dǎo)頻提取
其信道信息為在下一時(shí)刻即k時(shí)刻根據(jù)未知發(fā)送者X的導(dǎo)頻提取其信道信息為則判斷發(fā)送者X的無線信道信息與無線信道信息樣本的相似度時(shí)采用如下兩種驗(yàn)證方法：
(1)似然比檢驗(yàn)法：k-1時(shí)刻與k時(shí)刻信道信息的比較結(jié)果為Λ1，k為正整數(shù)：
其中，Kco1是歸一化系數(shù)，是k-1時(shí)刻與k時(shí)刻接收的兩個(gè)信息包的相位差，||||2為二
范數(shù)運(yùn)算；
將Λ1與閾值η1進(jìn)行比較，其中η1∈[0,1]：若Λ1＜η1，則k-1時(shí)刻與k時(shí)刻信道信息足夠
接近，則兩時(shí)刻發(fā)送信息的是同一個(gè)實(shí)體，判定發(fā)送者X為合法發(fā)送者A，基于信道信息的

\t物理層身份認(rèn)證成功；若Λ1≥η1則k-1時(shí)刻與k時(shí)刻發(fā)送信息的不是同一個(gè)實(shí)體，判定發(fā)送
者X為非法發(fā)送者E，基于信道信息的物理層身份認(rèn)證失敗；
(2)序貫概率比檢驗(yàn)法：k-S至k時(shí)刻中兩兩相鄰時(shí)刻的信道信息的比較結(jié)果Λx之和為
Λ2，k-S至k-1時(shí)刻接收的信息包已認(rèn)證成功，k時(shí)刻接收的信息包為待認(rèn)證信息包；k、S均
為正整數(shù)，且k≥S≥1：
其中，為接收方從k-i時(shí)刻接收的信息包的導(dǎo)頻中提取的信道信息，為接收方
從k-i+1時(shí)刻接收的信息包的導(dǎo)頻中提取的信道信息，i、x均為臨時(shí)變量，i＝1,…,S；x...