[发明专利]一种线性可信令牌的移动通信方法

说明书

本发明公开了一种线性可信令牌的移动通信方法，包括以下具体步骤：S1、设置初始化参数；S2、根据初始化参数，设定相邻天线间的最优频率偏移；以得到天线发射频率向量；S3、根据最优频率偏移，计算各天线的实际载波频率；S4、根据实际载波频率，分别计算目标用户和窃听者的信道传输矢量；S5、根据所述信道传输矢量和天线发射频率向量，利用矩阵分解技术计算最优波束形成向量，并计算系统的最优的安全速率。本发明提出的线性可信令牌更加灵活，即使在非常有限的频偏范围内也能达到很好的安全通信性能；可有效保护网络中节点的身份信息安全、位置信息安全和路由信息安全；简化了系统，使系统可以达到安全速率的理论最优值。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种线性可信令牌的移动通信方法。

背景技术

移动自组网络((MANET)由于其开放的无线通信介质、节点的移动性以及自组织特特性使其适合于紧急场合和临时场合，但同时也使其很容易遭受各种安全威胁和攻击，比如被动窃听、数据篡改和重发、伪造身份和拒绝服务等。研究者针对上述各种可能的攻击提出了不少相应的安全解决方案，在通信内容的机密性、完整性、真实性、可用性、不可否认性等方面提供安全保障。

物理层安全技术作为保障无线通信安全的有效手段获得了越来越多的关注与研究。与传统的通过编码和加密技术来保证通信安全的策略不同，物理层安全技术利用物理层的方法，通过优化目标用户与窃听者之间的传输速率差(即安全速率)来保证通信安全。目前，提高安全速率的常用方法包括人工噪声法和波束成形法等。但是，这些传统方法都基于一个重要的假设，即目标用户和窃听者两者的信道状态信息无关。但是，在新一代毫米波通信系统中，由于毫米波具有方向性传播的特点，当目标用户和窃听者传输方向对齐的时候，信道不相关的假设一般很难成立，导致波束成形、人工噪声等传统方法失效。在频控阵通信技术中，通过对各天线的载波频率施加频率偏移，使得阵列传输波束具有距离分辨能力，从而能够区分位于同一传输方向不同传输距离的目标用户和窃听者，弥补传统物理层通信安全方法(如波束形成和人工噪声等)的局限性。

目前，有人采用基于线性递增频率偏移策略的频控阵安全通信方法，阵列各天线采用线性递增频率偏移策略，并通过联合优化频率偏移参数和传输波束来实现安全速率的最大化。该线性递增频率偏移策略可以达到安全速率的理论最优值，但同时也存在一定的局限。例如，为了避免发生目标响应的频率去相关效应，一般会限制各天线传输频率偏差的上限值。而在线性递增频率偏移方案中，相邻天线间的最优频率偏移值与目标用户及窃听者的传输距离差成反比。那么，当目标用户与窃听者距离很近时，相邻天线间的频率偏移值较大，则线性递增频率偏移的累计值就可能超过阵列容忍的频率偏移上限，从而无法达到预期的效果，影响物理层安全的性能。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种线性可信令牌的移动通信方法，本发明提出的线性可信令牌更加灵活，即使在非常有限的频偏范围内也能达到很好的安全通信性能；可有效保护网络中节点的身份信息安全、位置信息安全和路由信息安全；天线阵列载波频率采用线性可信令牌策略，简化了频控阵系统的设计和实现难度；同时通过联合优化线性频偏增量和传输波束，使系统可以达到安全速率的理论最优值。

本发明提出的一种线性可信令牌的移动通信方法，包括以下具体步骤：

S1、设置初始化参数；

首先通过一PKG生成主钥和网络公共参数；其中，所述主钥由PKG自身保存；所述网络公共参数公开给网络中的所有节点；而后PKG根据各节点互不冲突的ID生成对应于各节点的公钥和私钥；并将所述公钥公开给所有节点；将所述私钥公开给对应的节点；共享密钥协商步骤:采用IBE协议实现源节点与目的节点之间的共享密钥和通信序列号协商，其中所述共享密钥为称密钥；路由发现步骤:根据协商的共享密钥和通信序列号；采用洋葱加密协议建立源节点与目的节点之间的匿名路由路径；数据发送步骤:采用洋葱加密协议实现从源节点沿所述匿名路由路径到目的节点的数据传输；