[发明专利]一种基于接收信号强度的无线通信安全认证方法

说明书

本发明公开了一种基于接收信号强度的无线通信安全认证方法，该方法包括：(1)布置若干接收机并划分为r组，每组维护一个接收信号强度训练集；(2)接收机分别采集接收信号强度；(3)将每组每次采集到的接收信号强度，按对应的组内编号组装成接收信号强度向量；(4)若该组维护的训练集未满，则将其加入该训练集；否则计算该向量与该训练集中最后一个向量的距离d_i，以及该训练集中所有相邻两个接收信号强度向量之间的距离，并获取其中的最大值d_max；(5)将d_i与d_max的x倍进行比较，得到对应接收机组对待认证设备的的合法性判决结果；(6)统计所有接收机组的判决结果，若不合法率大于预设阈值，则判定待认证设备不合法。本发明可以有效地识别是否有攻击者。

技术领域

本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种基于接收信号强度的无线通信安全认证方法。

背景技术

在传统的通信系统中，基于密码体制的加密方案是一种有效的认证方案，但是随着无线设备的海量增长、小型化和攻击设备计算能力的升级，需通过不断增加密钥长度和算法复杂度来保证安全性，同时密码始终存在泄漏的风险，并且沉重的计算负担也使得有效高速的认证成为非常挑战的任务。

无线通信中的无线信道由于运动导致的多普勒效应使信道信息具备时间空间的相关性与时变性，具有难以克隆的优势，可以被视为链路指纹。基于链路指纹的物理层认证方案作为传统的基于密码体制认证方案的一个有效补充，具有复杂度低、时延小、难以伪造等显著优点，并且，即使攻击者通过某种手段破解了通信系统中的密码体制，该方案也可有效识别仿冒设备，有效地提高了通信系统的安全性。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于接收信号强度的无线通信安全认证方法，实现在实际应用中无线移动通信的场景下，有效地识别是否有攻击者伪装成合法设备与地面站进行通信的行为，提高无线通信过程中的安全性。

技术方案：本发明所述的基于接收信号强度的无线通信安全认证方法包括以下步骤：

(1)布置若干接收机并划分为r组，并在组内进行编号，每一组维护一个接收信号强度训练集，其中，第i组含有q_i个接收机，i＝1,2…r，r、q_i为正整数；

(2)每一组的每个接收机分别接收待认证设备传输的信号，采集接收信号强度；

(3)将每一组每次不同接收机同时采集到的接收信号强度，按对应的接收机的组内编号组装成接收信号强度向量；

(4)对于每一组的接收信号强度向量，按采集顺序进行如下判决：

若该组维护的训练集未满，则将其加入该训练集；否则计算该向量与该训练集中最后一个向量的距离d_i，以及该训练集中所有相邻两个接收信号强度向量之间的距离，并获取其中的最大值d_max；

(5)将d_i与d_max的x倍进行比较，得到对应接收机组对待认证设备的合法性判决结果，其中，x为预设倍数值；

(6)统计所有接收机组的判决结果，若判不合法率大于预设阈值，则判定待认证设备不合法，产经警报，终止检测过程；否则判定待认证设备合法，所有接收机组将当前各自的接收信号强度向量增加到各自维护的训练集中，并更新d_max。

进一步的，步骤(1)中所述训练集内元素为接收信号强度向量，大小为t，t为任意正整数。

进一步的，步骤(2)中接收待认证设备传输的信号时，在近距离、可视距或不可视距的无线接收环境下采集。

进一步的，步骤(3)中进行接收信号强度的向量组装时，从组内接收机编号到向量内位置的映射为一一映射，不同组的映射相同或不同，且映射在运行过程中保持不变。