[发明专利]一种基于时反谐振的水声网络结点认证方法

权利要求书

1.一种基于时反谐振的水声网络结点认证方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：网络部署阶段；

现有合法发送结点B_i，1≤i≤M，M为B_i的个数，合法接收结点为A；当B_i与A通信时，B_i被称作声称结点，B_j被称作非声称结点，1≤j≤M，j≠i；这一阶段的主要任务是建立信道脉冲响应CIR库，并基于此库设置认证策略；具体包括以下四个步骤：

步骤1.1：创建信道脉冲响应CIR库；

合法接收结点A为每条链路AB_i建立一个信道脉冲响应CIR库，1≤i≤M，每个信道脉冲响应CIR库由对应链路在不同时刻的信道脉冲响应CIR组成，1≤i≤M，以捕捉其随时间变化的模式，其中，

为链路AB_i在t_n时刻的信道脉冲响应CIR，n是时刻的序号，0≤n≤L,L是信道脉冲响应CIR库大小；为了获得链路AB_i在各个时刻的信道脉冲响应CIR，进而构建其信道脉冲响应CIR库，合法发送结点B_i需要在不同时刻发送探针信号，A在接收到探针信号后，根据接收信号记录的波形通过拷贝相关的方法估算出链路AB_i此刻的信道脉冲响应CIR；B_i在不同的时刻发送探针信号，A则得到不同时刻该链路的信道脉冲响应CIR，进而构建出链路AB_i的信道脉冲响应CIR库；

步骤1.2：计算声称结点的最大时间反转谐振TRR强度MTRRS；

步骤1.3：计算非声称结点的MTRRS；

步骤1.4：计算结点认证阈值；

首先，利用步骤1.2和步骤1.3获取到的MTRRS分数作为观测数据x，建立二元假设检验，使用高斯混合模型估计声称结点或非声称结点的MTRRS分数概率密度函数f_c(x)或f_nc(x)；接着，根据奈曼-皮尔逊准则求出每条链路的认证阈值，即指定一个误报概率P_fa的容许值，在限制P_fa不变的条件下，使检测概率P_d最大；由此所得的判决式为最终确定的决策策略，如下：

其中，γ_i为每条链路的认证阈值，若x不小于γ_i，则当前链路的发送结点即被判决为声称结点；否则，该结点为非声称结点；

步骤2：数据传输阶段；

现有合法发送结点B_i，1≤i≤M，M为B_i的个数，合法接收结点为A，冒充合法发送结点的恶意结点为E_p，1≤p≤N，N为E_p的个数；

该阶段A将依据网络部署阶段为每条合法链路建立的信道脉冲响应CIR库和认证阈值，完成对每条接收消息发送结点的认证，旨在有效检测出恶意结点E_p；

步骤2.1：估计当前链路的信道脉冲响应CIR；A接收消息并获得它所声称的发送者的IDi，估计当前链路的信道脉冲响应CIR即h'^*；

步骤2.2：选择认证参数；根据发送结点的IDi，选择相应的库和阈值γ_i；

步骤2.3：做出认证决策；若则接收该消息，否则丢弃该消息；

步骤2.4：重复步骤2.1至2.3，直至进行下一轮的认证过程。

2.根据权利要求1所述的基于时反谐振的水声网络结点认证方法，其特征在于：

所述步骤1.2中，计算声称结点的最大时间反转谐振TRR强度MTRRS的步骤为：

在为每个结点建立信道脉冲响应CIR库后，A利用接收到的新探针信号继续进行信道脉冲响应CIR估计；在新估计的信道脉冲响应CIR和同一链路库中的信道脉冲响应CIR之间计算声称结点的时间反转谐振TRR，即：

其中，为链路AB_i新估计的信道脉冲响应CIR，声称结点B_i的MTRRS为对应库中的信道脉冲响应CIR与间的MTRRS，即为

3.根据权利要求1所述的基于时反谐振的水声网络结点认证方法，其特征在于：

所述步骤1.3中计算非声称结点的MTRRS的具体步骤为；

当接收到来自结点B_j的探针信号时，若A使用链路AB_i的信道脉冲响应CIR库，则计算出的MTRRS分数称为非声称结点的MTRRS分数为：

其中为链路AB_j新估计的信道脉冲响应CIR。