[发明专利]一种适用于ZigBee网络星型拓扑结构的物理层安全传输方法

摘要

一种适用于ZigBee网络星型拓扑结构的物理层安全传输方法：首先，中心控制节点通过下行链路发送反馈信息，合法终端节点和非法第三方被动窃听者分别接收到受噪声干扰的反馈信息；其次，终端节点直接将接收到的反馈信息与已编码的待发送信息进行相加，然后通过上行链路发出；最后，中心控制节点和窃听者接收到终端节点发送的信息后，进行译码。本发明选用编码和译码过程在资源消耗上具有典型“非对称”特性的线性分组码做为安全传输机制，非常契合智能家居和智能农业等系统中心控制节点和终端设备在资源供给上的典型“非对称”特性。本发明易于实现，既能满足对智能终端设备低实现复杂度和低能耗要求，又能有效抵御非安全模式下的窃听攻击。

主权项

1.一种适用于ZigBee网络星型拓扑结构的物理层安全传输方法，其特征在于：所述星型拓扑结构包括一个中心控制节点和若干个合法终端节点，从合法终端节点到中心控制节点间的通信链路为上行链路，从中心控制节点到合法终端节点的通信链路为下行链路；步骤一、首先由中心控制节点通过下行链路发送反馈信息，合法终端节点和非法第三方被动窃听者分别接收到受噪声干扰的反馈信息，具体方法为：中心控制节点随机产生m(m≥1)个相互独立且“0”和“1”等概的N长二进制序列，经扩频调制和射频调制后得到发送信号{s_j(t)}，其中1≤j≤m，在下行链路为加性高斯白噪声信道的情况下，将{s_j(t)}通过下行链路发送，在中心控制节点的信号覆盖范围内，合法终端节点的接收信号为其中1≤j≤m，非法第三方被动窃听者的接信号为其中1≤j≤m，和均为高斯随机过程的实现，且与统计独立；步骤二、合法终端节点直接将接收到的反馈信息与已编码的待发送信息进行相加，然后通过上行链路发出，具体方法为：合法终端节点利用逼近香农限的二元(N,K)线性分组码对待发送的K长二进制秘密信息x进行编码后得到N长序列c＝{c_i}，其中1≤i≤N，对c进行扩频调制和射频调制处理后得到发送信号s(t)，将s(t)与步骤一中的得到的信号相加后得到在上行链路为加性高斯白噪声信道的情况下，将其通过上行链路发送，中心控制节点的接收信号为非法第三方被动窃听者的接收信号为其中和为高斯随机过程的两个统计独立的实现；步骤三、中心控制节点和非法第三方被动窃听者分别接收到合法终端节点发送的信息，然后进行译码，具体方法为：为恢复出秘密信息，中心控制节点用接收信号减去步骤一中自有的后得到信号对(1)式得到的结果进行射频解调、解扩和译码后得到K长秘密信息非法第三方被动窃听者用接收信号减去在步骤一中自有的后得到信号对(2)式得到的结果进行射频解调、解扩和译码后得到K长秘密信息