无线电网络存在安全问题及处理对策论文

浅谈无线电网络存在的安全问题及处理对策【摘要】随着无线电事业快速发展，以及新的技术的加入，这就给传统的无线电网络带来了很大的安全隐患，本文通过分析目前无线电网络中存在的问题如：自私行为攻击、用户模仿攻击、路由器攻击进行分析，并且提出了相应的对策并说明了无限电网络今后发展的方向。

【关键词】无限电；网络；健壮性
0.引言
当今世界是飞速发展中的信息时代，而无线电是一种新型的智能无线技术，在不影响那些授权用户工作前提下，通过检测那些空闲状态的频谱，可以智能地利用以及选择这些空闲频谱，极大的改善了如今频谱资源利用率低的现状。

当今这种技术正广泛受到人们的关注，并取得了一系列效果显著的研究成果。

而随着无线电网络高速的发展，在此过程中不可避免的产生了一些问题。

本文对下面的问题做出了解释，并给出了相关的对策和建议。

1.当前无线电网络存在的问题分析
1.1自私行为攻击
隐藏可用信道信息自私行为。

自私行为多发生于分布式无线电网络其路由发现阶段。

而路由发现阶段即源节点将自身“频谱机会集合”(sop)通过rreq广播，转发节点把自己的sop集合加入到rreq 中“sop集合链表”。

仅当存在交集的时侯才再转发rreq数据包.只有这样才能确保rreq沿着频谱和空间都可行的路径能到达目的
节点。

在路由发现阶段自私节点接收到rreq数据包以后,将自身的sop集合和rreq的sop集合链表中没有交集为由，从而拒绝继续转发给rreq.这样的话就不能由自私节点创建路由连接并转发数据。

1.2模仿主用户进行攻击
在通信过程中用户感知到主用户存在的时侯，立即退出此信道防止干扰主用户。

利用这一特点，当攻击者检测到有空闲频段的时侯,就会发送出模仿主用户特征的信号,防止其他的用户来竞争此
频段。

现有的频谱感知是以能量检测来分辨用户信号和主用户信号,当用户检测到不能识别的信号的时侯会认为该信号是来自主用户的。

在这种模型中,攻击者能通过在授权频段发送用户所无法识别的信号以达到冒充主用户的目的,阻止其他的用户来接入这个频带。

1.3路由安全存在问题
无线电路由的安全也是个值得探讨的问题,特别是在分布式无
线电网络中,不但可用频谱动态变化，拓扑结构也在动态变化,这样的话就给路由以及其安全带来了全新的挑战。

就国际上来说，目前就无线电路由以及其安全的研究还很少,有待进一步地深入研究。

2.解决无线电网络的相关对策
2.1 mac控制信息健壮性
攻击者可以利用控制信息来发动对公共控制信道或者频谱策略数据库的攻击，而且将伪造的控制信息用以进行攻击也是致使节点自私的原因之一，所以mac层其控制信息健壮性是用来无线电节点
保持频谱的可用性以致正常通信的关键所在。

在集中式的无线电网络里可以通过加密mac帧，提供认证机制和机密性，确保mac帧不被修改以及伪造，它基础是有一个可信地集中实体来进行密钥管理。

在分布式无线电网络中，有效的协调性决定了邻近用户之间快速分发控制信息，所以对控制信道的人为攻击将会破坏整个网络。

基于可用信道其相似性用户自发组织多个本地协调组。

而每组用户形成了一个迷你多跳网络，并且一起协调使用公共协调信道，如果这样的话不但将协调信息分布于多个协调信道上，而且能够预防由协调通信阻塞所造成的中断，并且当攻击者对控制信道进行干扰时，除非所有的可用信道都阻塞，否则用户总能找到一个可以用的控制信道来和相邻用户进行协调。

2.2主用户感知
感知方法分为多种,物理层的感知方法有特征检测、匹配滤波、能量检测等,近些年来又提出了可用于各种网络(集中式或分布式)的mac感知,也就是由能量有效算法来决定选择使用反应式感知或主动式感知。

感知到主用户还存在后要将该消息发出去,参考文献中提出在主用户附近放一个感知节点来给用户反馈信道信息,使得节点知道信号是否影响主用户；ieee 802.22标准草案中提出一旦发现主用户,将采用时隙的比特位来表明主用户出现在哪个信道上。

无线电通信的前提是感知主用户的存在并动态变更发射参数用
以避免干扰主用户,无线电要检测随机衰落的甚至于很微弱的主用户信号。

robert q. brodesen 和daniny cabric提出感知用户需要对无线电其收发信机提出具体的一些要求:如在接收机一端,要
求射频前段其灵敏度可以感知出宽范围频率信号并能识别出主用
户的不同功率等级；在发送机一端,最大的挑战是能适应变更占用频段以避免干扰主用户。

2.3跨层设计安全路由
相比于传统意义的多信道网络，无线电网络的可用信道结论以及其数量是动态变化的。

所以除了传统的包含能量、阻塞率、跳数等，还要考虑到其他的参数，例如从源节点至目的节点路径上信道切换次数和某条链路其信道切换频率。

srinivasan krishnamurthy等提出全球网络拓扑的一个分布式算法,将mac控制机制以及物理层位置信息与路由选择结合。

研究假定每个节点有一个标志且配置了gps以及eee802.11a无线网卡。

用gps来进行物理层位置感知以及节点之间的时间同步；
ieee802.11a无线网卡是根据无碰撞的tdma时隙机制进行设计的，为节点提供了全球的公共控制信道。

各节点间用固定不变的公共控制信道交换控制信息,其中包括相邻信道集、gps信息(包括高度、纬度和经度)、可用信道集、节点每隔 ts 来进行mac配置,并交换控制信息，以形成一个新全球网络拓扑,用以维持可用信道的列表。

鉴于信道切换时间是取决于在频谱上两信道频率的位置远近,所以在路由选择时,要折衷考虑最小信道和最小跳数切换次数。

qiwei wang、haitao zheng提出了将路由层与mac层结合，研究频谱管理和路由选择之间的相互作用并因此而带来的网络性能折中。

因为无线电网络中的目的节点并不在源节点发射范围内，需要由中间节点来转发数据包，而选择数据包路由严重影响着需要的频谱数量以及每条链路其通信量。

研究中提出了关于频谱所感知的路由协议及跨层分离式和合作式两种设计方法。

合作式方法中是结合频谱管理和路由选择，每个源节点其决策不但包含选择数据包路由，还包含要选择此路由上各个链路所用的信道和信道使用时间表。

分离式方法则是频谱管理和路由选择功能在不同的协议层来独立进行的，模块且简单化，但是其缺点是不能够保证多跳网络的中端至端的性能，而且信道之间链路频繁切换减弱了路由选择其可靠性；研究证明跨层合作式的性能要比分离式有明显的提高。

因为无线电频谱的动态性，所以将频谱管理和路由选择结合的跨层设计是无线电的一大难点和重点。

通过研究跨层设计不但可以提高信道的可用性，还可以加强路由选择的健壮性。

3.结论
综上所述，在保证无线电网络安全的时候需要从多个方面进行考虑。

所以要提高无线电网络的安全性就必须从mac控制信息健壮性、跨层设计安全路由、主用户感知增加无线电网络的安全性。

只有这样才能使得无线电网络在未来的经济发展和国民发展中起到更大的作用。

【参考文献】
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