CN107086921B - 一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法 - Google Patents

一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107086921B
CN107086921B CN201710251033.7A CN201710251033A CN107086921B CN 107086921 B CN107086921 B CN 107086921B CN 201710251033 A CN201710251033 A CN 201710251033A CN 107086921 B CN107086921 B CN 107086921B
Authority
CN
China
Prior art keywords
user
signal
link signature
authorized user
amplitude ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710251033.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107086921A (zh
Inventor
赵峰
唐清清
陈宏滨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201710251033.7A priority Critical patent/CN107086921B/zh
Publication of CN107086921A publication Critical patent/CN107086921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107086921B publication Critical patent/CN107086921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3247—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving digital signatures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/06—Authentication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/12—Detection or prevention of fraud
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/10—Dynamic resource partitioning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法，包括以下步骤：步骤1：帮助节点探测授权用户是否在传输；步骤2：帮助节点收集完授权用户的信号特征，发送链路签名训练包给次级用户；步骤3：次级用户学习链路签名，获得已经训练过的链路签名集；步骤4：当收到新的信号时，次级用户计算其链路签名并且计算出其链路签名与训练过的链路签名集之间的距离，再与阈值相比判断信号是否来自授权用户。本发明可以防止恶意用户模仿授权用户的信号，保障次级用户的权益，不仅提高了频谱资源的分配效率，还保障了次级用户的权益，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法。
技术背景
小小区网络技术被认为是一种解决当前移动数据流量爆炸式增长的手段之一，也是移动通信技术演进及下一代移动通信网络的关键技术之一。小小区是一种低功率的无线接入节点可以覆盖10米到200米的范围。如今运营商均开始使用小小区来扩展覆盖范围和提升网络容量，尤其是用在诸如商业中心或者学校区域等通信数据流量大的繁忙地区进行分流。
频谱拍卖作为一种有效的频谱资源分配方式，通过拍卖，将频谱资源分配给拍卖中报价最高的用户，该用户的最高报价反映了用户本身所具有的经济实力以及经济地位。因此，频谱资源分配给该用户能够创造更大的经济利润，从而保证了频谱资源的最大使用效率。频谱拍卖是近年来新兴起的理论，将具有频谱需求的小小区看作经济学中的买家，拥有频带授权的宏基站作为卖家的拍卖行为。当小小区中的移动终端需要使用频段时，通过拍卖获得授权频带的使用权。采用频谱拍卖机制可以有效优化分配频谱资源的使用效率，同时为宏基站提供收益，提升其共享频谱资源的积极性。
尽管频谱拍卖已经极大地改善了频谱资源的使用现状，但一些恶意的攻击者却利用这种契机来破坏频谱拍卖的机制。一般地，通过频谱拍卖，拍卖赢家会获得频带。次级用户可以在授权用户不使用频带的情况下，使用该频带。一些恶意的用户找准这种契机，模仿授权用户的信号向次级用户发送请求，让次级用户误以为授权用户要使用该频段，因此让出频带给授权用户使用，从而造成次级用户的权益受损。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明解决的技术问题是如何防止恶意的用户模仿授权用户的信号向次级用户发送请求从而造成次级用户的权益受损。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法，包括以下步骤：
步骤1：帮助节点探测授权用户是否在传输；使用振幅比
Figure BDA0001272091340000021
去验证信号是否来自授权用户，P1和P2分别是第一次和第二次接收到的多径信号；对于每一条新接收到的信号，帮助节点都会计算其振幅比r，然后比较r和阈值ω的大小；如果r>ω，则接收到的信号是授权用户的信号；否则，接受到的信号来自攻击者；
所述振幅比的计算方法如下：帮助节点测量接收信号的脉冲响应，然后基于脉冲响应的基础上计算出振幅比；s1和s2表示第一次和第二次接收到的多径信号，h1和h2分别为s1和s2的响应，并且h1和h2的振幅比与s1和s2的振幅比相等，即
Figure BDA0001272091340000022
频道脉冲响应
Figure BDA0001272091340000023
上述中的
Figure BDA0001272091340000024
Figure BDA0001272091340000025
其中τ1和τ2表示第一次和第二次多径信号的到达时间；
所述帮助节点是地理上距离授权用户最近的一个节点，为了避免干扰授权用户的传输，帮助节点只有在授权用户不进行传输的情况下才会向次级用户传输信号；因此，帮助节点需要第一时间感知频带的使用情况；
步骤2：帮助节点收集完授权用户的信号特征，发送链路签名训练包给次级用户；
步骤3：次级用户学习链路签名，获得已经训练过的链路签名集H；
步骤4：对于一个新接收到的信号sN，次级用户首先要计算它的链路签名h(N)，然后使用已经训练过的链路签名去验证它；
Figure BDA0001272091340000031
表示链路签名的训练集，h(n)是由第i次接收到的训练集计算出来的链路签名；次级用户计算h(N)和训练集H之间的距离，然后把这个距离与阈值相比较；如果这个距离小于阈值，则sN是来授权用户的信号；否则，这个信号来自攻击者。
采用本发明的技术方案可得到有益效果：
1)引入拍卖方式进行资源分配，即提升了频谱利用率，又保障无线网络的通信质量；
2)使用无线链路签名作为授权用户和次级用户之间的身份认证信息，通过帮助节点，可以有效避免恶意用户的攻击。并且，无线链路签名的计算不需要消耗大量的计算资源，在有限的计算环境下也可使用。
附图说明
图1为小小区频谱拍卖的系统示意图；
图2为本发明的认证流程图；
图3为本发明实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明内容作进一步详细说明，但不是对本发明的限定。
图1示出了本发明的小小区频谱拍卖的系统，小小区频谱拍卖具体实施步骤如下：
步骤1：建立一个小小区频谱拍卖的系统模型，以授权用户作为卖方拥有M个授权频带，记为α＝{1，2，…，M}，存在N个小小区作为买方集合，记为β＝{1，2，…，N}，拍卖开始时，拍卖方公布M个授权频带的拍卖信息；
步骤2：准备拍卖阶段，买方向第三方提交竞价价格以及位置信息，方便第三方构建干扰矩阵；
步骤3：第三方向拍卖方提交加密后的竞价价格和位置信息，拍卖方根据贪婪算法计算出最后的拍卖赢家，并把赢家信息提交给第三方；
步骤4：第三方解密拍卖方提交的信息，得到最后的竞价价格，赢家支付相应的价格，拍卖方再为其分配频带。
图2示出了本发明的认证流程图,其具体认证流程如下：
帮助节点探测授权用户的信号；
帮助节点收集完授权用户的信号特征，发送链路签名训练包给次级用户；
次级用户学习链路签名，获得已经训练过的链路签名集；
当收到新的信号时，次级用户计算其链路签名并且计算出其链路签名与训练后的链路签名集之间的距离，再与阈值相比判断信号是否来自授权用户。
图3示出了本发明实施流程，其具体实施流程如下：
S301开始程序；
S302帮助节点探测授权用户是否在传输；使用振幅比
Figure BDA0001272091340000041
去验证信号是否来自授权用户，P1和P2分别是第一次和第二次接收到的多径信号；对于每一条新接收到的信号，帮助节点都会计算其振幅比r，然后比较r和阈值ω的大小；如果r>ω，则接收到的信号是授权用户的信号；否则，接受到的信号来自攻击者；
S303帮助节点收集完授权用户的信号特征，发送链路签名训练包给次级用户；
S304次级用户学习链路签名，获得已经训练过的链路签名集H；
S305对于一个新接收到的信号sN，次级用户首先要计算它的链路签名h(N)，然后再计算其链路签名h(N)与训练集H之间的距离d，如果d小于阈值则信号来自授权用户，建立会话；否则信号来自攻击者，结束程序；
S306结束程序。
本发明可以防止恶意用户模仿授权用户的信号，保障次级用户的权益，不仅提高了频谱资源的分配效率，还保障了次级用户的权益，具有广阔的应用前景。
以上结合附图对本发明作出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下,对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法，包括以下步骤：
步骤1：帮助节点探测授权用户是否在传输；
步骤2：帮助节点收集完授权用户的信号特征，发送链路签名训练包给次级用户；
步骤3：次级用户学习链路签名，获得已经训练过的链路签名集H；
步骤4：对于一个新接收到的信号sN，次级用户首先要计算它的链路签名h(N)，然后使用已经训练过的链路签名去验证它；
Figure FDA0002349077060000011
表示链路签名的训练集，h(n)是由第i次接收到的训练集计算出来的链路签名；次级用户计算h(N)和训练集H之间的距离，然后把这个距离与阈值相比较；如果这个距离小于阈值，则sN是来授权用户的信号；否则，这个信号来自攻击者；其特征在于：
步骤1所述帮助节点探测授权用户是否在传输是根据振幅比来判断的，具体实施分步骤如下：
分步骤1：使用振幅比
Figure FDA0002349077060000012
去验证信号是否来自授权用户，P1和P2分别是第一次和第二次接收到的多径信号；
所述振幅比的计算方法如下：帮助节点测量接收信号的脉冲响应，然后基于脉冲响应的基础上计算出振幅比；s1和s2表示第一次和第二次接收到的多径信号，h1和h2分别为s1和s2的响应，并且h1和h2的振幅比与s1和s2的振幅比相等，即
Figure FDA0002349077060000013
频道脉冲响应
Figure FDA0002349077060000014
上述中的
Figure FDA0002349077060000015
Figure FDA0002349077060000016
其中τ1和τ2表示第一次和第二次多径信号的到达时间；
分步骤2：对于每一条新接收到的信号，帮助节点都会计算其振幅比r，然后比较r和阈值ω的大小；如果r＞ω，则接收到的信号是授权用户的信号；否则，接受到的信号来自攻击者。
2.根据权利要求1所述的基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法，其特征在于：步骤1所述帮助节点是地理上距离授权用户最近的一个节点，只有在授权用户不进行传输的情况下才会向次级用户传输信号。
CN201710251033.7A 2017-04-18 2017-04-18 一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法 Active CN107086921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710251033.7A CN107086921B (zh) 2017-04-18 2017-04-18 一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710251033.7A CN107086921B (zh) 2017-04-18 2017-04-18 一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107086921A CN107086921A (zh) 2017-08-22
CN107086921B true CN107086921B (zh) 2020-04-24

Family

ID=59611980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710251033.7A Active CN107086921B (zh) 2017-04-18 2017-04-18 一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107086921B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109089266B (zh) * 2018-09-18 2021-07-30 西安电子科技大学 多信道防Sybil攻击的动态频谱分配方法、计算机程序

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103746756A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 重庆邮电大学 认知无线电网络基于模仿主用户攻击的干扰估计方法
CN104135327A (zh) * 2014-07-10 2014-11-05 上海大学 基于支持向量机的频谱感知方法
CN104780541A (zh) * 2015-04-17 2015-07-15 西安电子科技大学 一种抗伪装ssdf恶意攻击的合作频谱感知的方法
CN104796901A (zh) * 2015-04-21 2015-07-22 上海交通大学 分布式频谱资源动态分配的实现方法
CN105554739A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 浙江大学 基于信道多径时延差的主用户仿真攻击检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103746756A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 重庆邮电大学 认知无线电网络基于模仿主用户攻击的干扰估计方法
CN104135327A (zh) * 2014-07-10 2014-11-05 上海大学 基于支持向量机的频谱感知方法
CN104780541A (zh) * 2015-04-17 2015-07-15 西安电子科技大学 一种抗伪装ssdf恶意攻击的合作频谱感知的方法
CN104796901A (zh) * 2015-04-21 2015-07-22 上海交通大学 分布式频谱资源动态分配的实现方法
CN105554739A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 浙江大学 基于信道多径时延差的主用户仿真攻击检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种解决认知无线电网络模仿主用户攻击问题的方案;薛楠等;《计算机科学》;20090831;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107086921A (zh) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Game theory and reinforcement learning based secure edge caching in mobile social networks
Zhang et al. Cooperation via spectrum sharing for physical layer security in device-to-device communications underlaying cellular networks
Vimal et al. Collaborative approach on mitigating spectrum sensing data hijack attack and dynamic spectrum allocation based on CASG modeling in wireless cognitive radio networks
Jiang et al. Cooperative federated learning and model update verification in blockchain-empowered digital twin edge networks
Wang et al. Quality-optimized joint source selection and power control for wireless multimedia D2D communication using Stackelberg game
Dao et al. Adaptive resource balancing for serviceability maximization in fog radio access networks
Jiang et al. Joint transaction relaying and block verification optimization for blockchain empowered D2D communication
Chen et al. Energy efficient relay selection and power allocation for cooperative cognitive radio networks
Liu et al. Location privacy preserving dynamic spectrum auction in cognitive radio network
CN110381447B (zh) 基于区块链的无线频谱接入方法及系统
Huang et al. Secure roadside unit hotspot against eavesdropping based traffic analysis in edge computing based internet of vehicles
Chen et al. Optimal user‐centric relay assisted device‐to‐device communications: an auction approach
Zhang et al. Improve physical layer security in cooperative wireless network using distributed auction games
CN112492603B (zh) 一种基于区块链技术的多级动态频谱共享方法
CN103795737A (zh) 社交网络中基于交换加密的隐私匹配方法
CN104796900A (zh) 基于拍卖理论的蜂窝网络中d2d通信资源分配方法
Jiang et al. Wireless access in vehicular environment
CN101646176B (zh) 基于机会频谱接入技术的mac层的距离树协议框架
Wu et al. Secure transmission with guaranteed user satisfaction in heterogeneous networks: A two-level stackelberg game approach
Hu et al. Multi-principal multi-agent contract design: theory and application to device-to-device communications
Niyato et al. Auction theory for computer networks
Sharma Wireless sensor network security
CN107086921B (zh) 一种基于小小区频谱拍卖系统的用户身份识别方法
Singh et al. Comparative study of internet of things infrastructures & security
Xu et al. Sum-rate optimization for irs-aided d2d communication underlaying cellular networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20170822

Assignee: Guangxi Zilan Media Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980045856

Denomination of invention: A User Identification Method Based on Small Community Spectrum Auction System

Granted publication date: 20200424

License type: Common License

Record date: 20231106