[发明专利]一种基于雾计算的油气物联网SSDF攻击防御方法

说明书

本发明公开了一种基于雾计算的油气物联网SSDF攻击防御方法，首先，融合中心对接收的能量感知数据进行均值漂移聚类，将数据按照数据值相近程度划分不同聚类，因为同一聚类中数据值之间较为相近，根据本发明创新性地提出的诚信概率值概念，通过诚信概率值筛选出可信度较高的能量数据，然后，根据数据变动程度评分和信任度评分，对同一聚类中筛选后的数据进行评分，为各感知数据分配合适权重，获得可信度更高的融合能量，最后，根据融合能量与能量阈值进行比较，以判断是否存在恶意攻击，仿真结果表明，在3种不同的攻击场景下，本发明具有较高的检测概率，能够更有效地抵抗SSDF攻击。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体为一种基于雾计算的油气物联网SSDF攻击防御方法。

背景技术

油气行业在我国能源供给体系中占据重要地位，也是促进国民经济快速发展的支柱性产业。将物联网技术应用于油气开发中，能有效提高油气田企业生产运行效率和经济效益，推动油气田向数字化转型发展。物联网被建议使用多种通信技术，包括有线和无线解决方案。由于物联网设备通常部署数量多、体积小、可移动，并且位置分散。因此，无线网络被认为是最合适的通信模式，它可以有效地将这些设备相互连接起来。随着众多无线设备的出现，特别是物联网形式的出现，对频谱的需求逐渐上升。频谱是有限的资源，静态频谱分配方案已经不能适应越来越多的无线设备的通信需求。同时由于频谱资源稀缺，许多通信设备工作在接近的频谱，甚至在工业科学和医学(Industrial Scientific Medical，ISM)频带上重叠，以争夺有限的可用信道，从而导致复杂的干扰情况。另一方面，虽然为授权用户分配了大部分频谱，但频谱却严重利用不足。频谱是有限资源，因此我们在物联网中引入了认知无线电的概念。认知无线电(Cognitive Radio，CR)提供了一种智能解决方案，它可以搜索可用频谱并将其重新用于通信，以便在通信领域提供更好、更有效的频谱利用。物联网的诱人特性和认知无线电的概念为创造一个智能世界带来了机会。认知无线电技术与物联网相结合产生了油气物联网网络。当授权用户空闲时，支持认知无线电的物联网设备可以有机会访问授权信道并利用它，直到授权用户再次出现，以避免与其他使用未许可频谱中的同处一地物联网设备发生干扰,确保物联网系统有更好的连通性、可访问性、可扩展性和可靠性。

在油气物联网系统中，频谱感知是检测主用户活动的必要前提。油气物联网设备通过感知频谱以寻找频谱可用机会，避免任何冲突，并将对授权用户的有害干扰降至最低。频谱感测过程可以单独或合作方式完成。由认知无线电用户单独执行的频谱感测容易受到阴影、多径衰落和隐藏终端等问题的影响，导致单用户频谱检测不可靠。针对这一问题，提出了协作式频谱感知(Collaborative Spectrum Sensing，CSS)，这些破坏性影响可以通过采用协作频谱感知来减轻。CSS的性能依赖油气物联网中每个次用户(Secondary User，SU)的可靠性，其中融合中心的决策起着至关重要的作用。由于无线电磁环境的开放性，CSS面临容易受到恶意用户攻击的问题。协作感知过程中，一些恶意用户可能出于自私的原因，通过向FC发送篡改数据以发起频谱感知数据篡改(Spectrum Sensing Data Falsification，SSDF)攻击，来操纵融合中心(Fusion Center，FC)的决策，或者干扰主用户传输。SSDF是油气物联网中最危险的攻击之一，它可导致感知性能下降，甚至使CSS策略完全失效。物联网实施的独特属性提出具有挑战性的安全问题，从而迫使安全成为物联网系统开发中的一个基本研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于雾计算的油气物联网SSDF攻击防御方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于雾计算的油气物联网SSDF攻击防御方法，包括如下步骤，

步骤一：建立参考模型，具体为，

建立基于雾计算的油气物联网架构，包括云计算中心、雾计算节点和智能终端层，云计算中心负责处理最复杂和运算量最大的任务，同时其也具备高存储能力，可提供高质量的物联网服务，智能终端层由油气物联网设备和融合中心构成；