[发明专利]一种基于自保护干扰和协同干扰的水声网络安全通信方法

说明书

本发明涉及一种水下基于自保护干扰和协同干扰的联合物理层安全方法，该方法包括下列的步骤：设目的信号S的长度为△T，发送端A以最大发射功率P₀发送RTS信号给接收端B和辅助干扰节点R；接收端B，获知时间延迟T_AB和最小发射功率P_AB；辅助干扰节点R，获知时间延迟T_AR和最小发射功率P_AR；接收端B和辅助干扰节点R分别告知发送端AT_AB，P_AB，T_AR和P_AR；发送端A以最大发射功率P₀再次发送RTS信号给接收端B和辅助干扰节点R，开启网络的通信；接收端B估计目标信号S到达的时间，在目标信号S到达前，停止发送干扰信号I，接收目的信号S。

技术领域

本发明涉及一种基于自保护干扰和协同干扰的水声网络安全通信方法。

背景技术

水下传感器网络通过声信号进行通信。由于声信号的开放性和水下传感器节点无人值守，水下传感器节点很容易被窃听和攻击。因此，为水下传感器网络设计一种高效的安全方案是非常必要的。传统的加密技术存在通信开销增加和计算复杂度高的问题，相比而言，物理层安全(PLS)，利用无线介质的缺陷(如衰落、干扰和噪声)来保证机密信息的安全，更适用于由能量和成本受限的设备建造的水下传感器网络。

物理层安全的概念最早是由Wyner从离散无记忆窃听信道中提出的，然后扩展到高斯窃听通道。在当前的物理层安全方法中，适用于水下传感器网络的两种有效手段是协同传输(CC)和协同干扰(CJ)。协同传输利用无线传播信道的随机性，通过中继节点的转发来提高合法信道的信道容量。协同干扰的目标是向窃听者发送干扰信号，来降低窃听信道的容量。协同传输和协同干扰都能够提高无线通信的保密能力。但是在中继节点被窃听的情况时，协同传输反而会增大窃听者获取网络信息的概率。相比而言，协同干扰方案能更有效地实现信息的安全传输。因此，本发明提出了一种基于自保护干扰和协同干扰的水声网络安全通信方法，在网络的信息传输过程中，通过接收端和辅助干扰节点向窃听者发送两种类型的干扰信号，有效地降低窃听者获知网络中信息的概率，来实现水下传感器网络的安全。

发明内容

为了解决上述提出的水下传感器网络通信信号易被窃听的问题，本发明提供了一种基于自保护干扰和协同干扰的水声网络安全通信方法。技术方案如下：

一种水下基于自保护干扰和协同干扰的联合物理层安全方法，该方法包括下列的步骤：

(1)设目的信号S的长度为△T，发送端A以最大发射功率P₀发送RTS信号给接收端B和辅助干扰节点R；接收端B，通过分析接收到的RTS信号，获知接收者自身与发送端A的通信所需的时间延迟T_AB和最小发射功率P_AB；辅助干扰节点R，通过分析接收到的RTS信号，获知自身和发送端A的通信所需的时间延迟T_AR和最小发射功率P_AR；

(2)接收端B以最大发射功率P₀发送CTS信号给发送端A，告知发送端A计算所得的时间延迟T_AB和最小发射功率P_AB；辅助干扰节点R以最大发射功率P₀发送CTS信号给发送端A，告知发送端A计算所得的时间延迟T_AR和最小发射功率P_AR；

(3)发送端A以最大发射功率P₀再次发送RTS信号给接收端B和辅助干扰节点R，开启网络的通信；

(4)接收端B，在接收到RTS信号后，以△T为发送周期，以其最小发射功率P_AB持续发送同步干扰信号I，称之为虚假同步头信号；

(5)辅助干扰节点R，在接收到I后，以最小发射功率P_AR、以△T为发送周期，持续发送信息干扰信号FK，称之为虚假信号；