[发明专利]用于防止服务劣化攻击的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于防止服务劣化攻击的方法和设备。具体来说，本发明涉及防止故意的性能劣化的机制。

背景技术

在无线通信系统中，基站通常与连接到它的多个用户进行通信。基站通过在诸如时隙和频带的可用无线电资源上对用户进行调度，来将数据发送给各个用户。

某个用户在某个无线电资源上能够实现的数据速率依赖于该用户在该无线电资源上的信道。由于无线电信道通常随时间和频率变化，公知的是，通过根据信道状态信息、被叫动态调度或自适应资源分配来调度用户，可以大大提高系统系统。

当信道状态信息在发射机(即，基站)是可用的时，基站可以总是将无线电资源调度给具有最佳信道质量的用户，使得在系统数据处理量方面的系统性能最大化。通常将此称为最大速率调度器。

通常将信道状态信息从接收机通过信道反馈提供给发射机。即，每个用户将其信道状态信息反馈给基站。

所反馈的信息可能会被攻击者利用。因此，攻击者可以将任意信道状态信息从攻击用户终端反馈给基站。例如，攻击者可以声称他总是具有非常好的信道，因此试图使系统数据处理量最大化的基站会比其他用户多得多地调度攻击者。因此，其他用户被较不频繁地调度，导致性能劣化。

与最大速率调度器不同，比例公平调度器通过用户的平均信道质量对用户在各个无线电资源上的信道质量进行加权。这样，比例公平调度器提供了用户间的一定的公平性。然而，它只减小了攻击者的影响而不能完全防止攻击。

此外，攻击不仅对用户侧存在负面影响，而且对通常想要使帐单最大化的运营商会存在负面影响。然而，数据处理量不会被收费，除非接收机确认了对该数据的成功接收。攻击者随后可以通过不使用基站调度给他的资源来避免收费。结果，可收费的数据处理量没有被最大化。

多输入多输出(MIMO)是一种在发射机和接收机处使用多个天线以通过利用空间维度来提高通信性能的技术。

当基站配备有多个天线时，可以同时调度一个以上的用户，即，在同一时间-频率资源上，并且在空间域中被分离，这被称为空分多址。

当在发射机(即，基站)处信道状态信息是可用的时，可以通过使用预编码来大大提高性能。在预编码中，利用不同的且合适的预编码器(例如，天线加权向量)来发送同时的数据流，使得诸如数据处理量的性能被最大化。一般来说，当同时调度一个以上的用户时，适当选择每个数据流的预编码器，以最大化到指定用户的信号水平并且最小化到其他用户的干扰水平。

如果两个用户具有相似的信道，例如，他们的信道空间相关性是相似的，例如，这两个用户之间的空间相关性很高或者这两个用户具有信道相关性矩阵的相似特征空间，那么使对于一个用户的信号水平最大化的预编码器的数据流必定会对另一用户产生高干扰。因此，优选的是不同时调度这两个用户。

因此，攻击者可以通过假装具有在特定用户(以下称为受害者)处具有最大干扰的信道，来影响受害者的性能。例如，攻击者可以反馈与受害者相同的信道状态信息。攻击者可以通过使用受害者的位置数据并基于无线电计划工具或测量数据查找表来计算他的信道状态信息的估计，或者通过窃听受害者的反馈信道，可以获得受害者的信道状态信息。

图1图解说明了这种攻击的一个示例，其中攻击者与受害者被关联到同一基站1。受害者将信道状态信息c1发送给基站1。攻击者通过将信道状态信息c1发送给基站1，假装具有与受害者相同的信道，尽管其真实的信道状态信息是c2。基站1根据这些信道反馈得出结论，认为受害者和攻击者具有相同的信道，然后决定不同时调度他们。结果，基站1较不频繁地调度受害者，并且受害者的处理量减小。

图2图解说明了这种攻击的另一示例，其中受害者关联于基站1而攻击者关联于不同的基站2。一旦攻击者知道受害者与基站2之间的信道状态信息是c1’，他就通过将信道状态信息c1’发送给基站2来假装具有与受害者相同的信道，尽管他的真实的信道状态信息是c2。基站2接着在认为攻击者具有信道状态信息c1的情况下最大化给攻击者的信号，这在受害者处产生了高干扰并且受害者的处理量减小。

注意，在这种攻击的情况下，攻击者可能仅对减小受害者的处理量感兴趣，而不关心他自己的处理量。

如果基于比例公平调度器来调度用户，对于通过同一基站来调度攻击者和受害者的情况，攻击者的企图存在有限的影响。然而，通过相邻小区的基站进行的攻击仍然是可能的。此外，比例公平调度器并不会最大化可收费的系统处理量。