一种基于HMAC的感知干扰对抗方法

摘要

本发明提供一种基于HMAC的感知干扰对抗方法，属于认知无线电频谱感知技术领域。本发明提供的方法建立在使用散列消息验证码(HMAC)的密码学基础上，首先使用能量检测来判定相应的频谱是否被主用户(PU)占据；当判定相应的频谱被主用户占用时，则应用基于HMAC的安全频谱感知方法来确定频谱是真正被PU占用还是被攻击者(MU)占用。本发明不仅可以准确检测和区分恶意用户，而且相对于现有的能量检测和基于AES的检测方法，在MU的判定上有明显的性能优势，特别在攻击者的攻击信号为转发之前收到主要用户发送的信号时。

主权项

一种基于HMAC的感知干扰对抗方法，具体包括以下步骤：步骤1.主用户产生伪随机序列或伪随机噪声并记为字段M；步骤2.构建基于时间t的随机函数f(t)，该函数以时间为变量随机生成随机数；根据当前的时间利用函数f(t)随机产生一个随机数L；将字段M作为Hash‑based Message Authentication Code(HMAC)算法的输入，在共享密钥K的作用下产生一个长度与随机数L长度相同的摘要D；主用户将所产生的摘要D与字段M串联成信号H＝M||D，主用户将信号H向外发送；步骤3.次级用户接收到外界的信号后，通过以下步骤分两步来判定是否存在攻击者；步骤3‑1.设定能量门限，其中，主用户与次级用户正常通信信号的能量不小于该门限；利用能量检测器对次级用户所接收到信号的能量进行检测；若所接收信号的能量位于设定的能量小于该门限，则判定主用户不存在，此时主用户与次级用户之间的通信频谱未被占用；否则，执行步骤3‑2，对所接收信号是由主用户发送还是攻击者的重放攻击信号进行一步判定；步骤3‑2.若次级用户所接收信号的能量不小于设定的能量门限，则次级用户将接收到的信号H₁＝(M₁||D₁)分离并提取其中的字段M₁及摘要D₁，并利用随机函数f(t)在接收该信号时随机产生一个随机数L₁；将字段M₁作为Hash‑based Message Authentication Code(HMAC)算法的输入，在共享密钥K的作用下产生一个长度与随机数L₁长度相同的摘要D₂；不失一般性的设定主用户发送信号的时间与次级用户接收该信号的时间点相同，首先比较摘要D₂与摘要D₁的长度是否相同，若两者的长度不同，则判定所接收信号来自检测重放攻击者；若两者长度相同，则进一步比较摘要D₂与摘要D₁所携带的信息是否相同，若相同，则判定次级用户所接收的信号来自真实的主用户，否者，判定为PUEA；按上述方法即可判定主用户与次级用户在通信过程中是否存在攻击者。