[发明专利]一种雾物联网物理层安全的资源分配方法及装置

说明书

本发明提供了一种雾物联网物理层安全的资源分配方法及装置，涉及通信技术领域。包括：构建系统网络通信模型；通过对雾层和用户层之间的通信信道进行优化，对通信信道中的不可信节点信号进行削弱干扰，重建信号；根据重建信号，构建系统网络通信模型中的资源分配优化问题；根据资源分配优化问题，对雾节点的状态、动作与奖励元素进行参数设置；根据设置好的雾节点的状态、动作与奖励元素参数，结合深度Q网络，完成雾物联网物理层安全的资源分配。本发明不需要对感知终端进行任何的改动，通过在雾节点层通过构建深度强化学习神经网络，以及进行合理的状态、动作与奖励元素设计，实现雾物联网资源的合理高效分配，确保场景中感知数据的快速安全上传。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种雾物联网物理层安全的资源分配方法及装置。

背景技术

物联网和云计算极大地便利我们的日常生活，如智能家居、智慧交通、智慧医疗保健等。随着底层物联网设备收集的数据量呈爆炸式增长，需要在数据产生地附近处理数据以最大限度地减少响应时延，并有效地分配网络负载。雾计算将大量通信、控制、存储和管理置于网络边缘，而不是建立到更集中的远程云，这种方法有效减少了服务延迟，提高了服务质量。然而，由于接近物联网设备、分散式体系结构和瞬时支持，雾物联网存在着其自身的隐私和安全挑战。雾物联网应用于生活的各个领域，互联的智能设备本质上是远程的，并使用无线连接进行通信，由于其广播性质容易受到各种网络攻击，如窃听、中间人攻击、篡改等。因此，雾物联网感知数据的安全传输受到研究者广泛关注。

基于密码学的算法实现的物联网感知数据安全传输虽然能够从计算层面上防止攻击者(不可信第三方)窃听或掌握感知数据内容，但该类型方法一般具备庞大的运算量需求，这对于由廉价低成本的终端所组成的物联网感知层来说具备很大的挑战，感知终端的运算、存储和通信能力一般较为薄弱，与此同时，频繁的加解密等运算对网关设备也提出了很大的性能要求。相比而言，依靠无线信道物理层特征所实现的安全防护技术则可以达到对感知终端较低的硬件要求，例如通过由配置一定自干扰消除能力的网关设备发送干扰信号，破坏窃听信道或降低窃听信道的质量，即可以实现终端感知数据的保密传输目的。值得说明的是，物理层安全手段与密码学加密手段相互兼容，前者既可以在某些场景下实现对后者的替代，也可以与后者一道，提升针对网络数据的安全防护能力。

物理层安全防护技术对于物联网感知层数据安全有着不可忽视的作用，基于物理层特征的安全防护技术虽然能够通过发送人工噪声、依靠同时同频全双工自干扰消除技术实现感知数据上传业务信道保密容量水平的提升，但是对于一定规模的雾物联网场景，其中多个感知终端与几个雾节点相连，每对潜在的信道连接存在不可信的第三方进行感知数据窃听，在面临业务信道、窃听信道和干扰信道状态组合多样，涉及无线信道资源划分、人工噪声干扰功率分配的情况。

综上所述，物理层防护技术无法直观有效的进行应用，这极大的限制了雾物联网整体的保密吞吐量。

发明内容

针对现有技术中物理层防护技术无法直观有效的进行应用，这极大的限制了雾物联网整体的保密吞吐量的问题，本发明提出了一种雾物联网物理层安全的资源分配方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供了一种雾物联网物理层安全的资源分配方法，该方法应用于电子设备，该方法包括：

S1：构建系统网络通信模型，所述系统网络模型包括云层、雾层和用户层；所述雾层包括多个雾节点；

S2：通过所述雾节点对所述雾层和用户层之间的通信信道进行优化，对所述通信信道中的不可信节点信号进行削弱干扰，重建信号；

S3：根据所述重建信号，构建所述系统网络通信模型中的资源分配优化问题；

S4：根据所述资源分配优化问题，对所述雾节点的状态、动作与奖励元素进行参数设置；