一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法
2023-10-19 16:28:52 2
一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法，傳感器節點檢測到事件信號。SINR信號x首先經過稀疏變換，得到信號的稀疏表示形式x』；SINR信號稀疏表示x』(x′∈RN)通過在矩陣Φ上的投影的得到y(y∈RM)；y通過無線網絡進行傳輸，中間經過多個節點後達到中心匯聚節點；在中心匯聚節點採樣利用CUSUM算法進行檢測，並對檢測出的結果進行重構還原，得到異常的行為數據，然後進行後續處理。本發明優勢在於通過壓縮的信號採樣，減少數據規模，減少傳輸代價，從而實現快速地判斷出物理層的異常情況。
【專利說明】—種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無線網絡的入侵檢測，具體地說，涉及一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法。
【背景技術】
[0002]無線技術提供了方便的、低廉的網絡接入方式。其寬帶頻率的頻譜覆蓋範圍為大量的用戶提供了簡單、易用的使用模式。然而開放的接入方式使得無線網絡容易受到各種各樣的攻擊。入侵者可以使用各種入侵工具很容易地對無線節點發起攻擊，對無線網絡造成較大破壞。在一些文獻中，攻擊者通常使用無線幹擾設備對網絡進行破壞。在眾多攻擊方式中，信號幹擾器可以有目的性發送與無線網絡相近頻段信號來幹擾無線網絡的物理層傳輸。幹擾器能夠採用各種策略對網絡發起攻擊。如在相鄰的信道上發送信號，造成正常節點受到幹擾，或者直接在無線網絡節點使用的通信頻段上釋放無線信號，直接對通信進行幹擾。這裡還有許多智能化的攻擊方式。如CTS corrupt1n幹擾,ACKcorrupt1n幹擾，DATA corrupt1n幹擾,窄帶幹擾，DIFS等待幹擾等方式。
[0003]目前對無線網絡的入侵檢測的大部分工作集中於對入侵檢測算法性能的研究，而沒有考慮它的系統運行代價，如CPU消耗，內存消耗以及傳輸帶寬。系統代價的最小化直接影響了能量消耗，越小的能量消耗使得更多能量用於入侵檢測。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出了一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法，利用壓縮感知技術，對無線網絡信號進行壓縮採樣，得到壓縮後的傳輸數據，然後通過專門的入侵檢測算法進行檢測，以實現對物理層的幹擾信號進行區分，甄別的效果。其技術方案如下:
[0005]一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法，包括以下步驟:
[0006]I)傳感器節點檢測到事件信號(SINR信號)。SINR信號x首先經過稀疏變換，得到信號的稀疏表示形式X 』 ;
[0007]2)SINR信號稀疏表示X』 U' e Rn)通過在矩陣Φ上的投影的得到y(y e Rm)矩陣Φ採樣了一個mXn的託普利茲矩陣，其形式如下:
[0008]
【權利要求】
1.一種基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)傳感器節點檢測到事件信號: SINR信號X首先經過稀疏變換，得到信號的稀疏表示形式X』 ； 2)SINR信號稀疏表示X』U丨e Rn)通過在矩陣Φ上的投影的得到y(y e Rm)矩陣Φ採樣了一個mXn的託普利茲矩陣，其形式如下:
這裡元素(％)丨!f1是服從獨立同分布的； 3)y通過無線網絡進行傳輸，中間經過多個節點後達到中心匯聚節點； 4)在中心匯聚節點採樣利用CUSUM算法進行檢測，並對檢測出的結果進行重構還原，得到異常的行為數據，然後進行後續處理。
2.根據權利要求1所述的基於壓縮感知的無線網絡的物理層入侵檢測方法，其特徵在於，步驟3)中，中心匯聚點不單獨接受每個感知節點的數據，而是接受經過感知矩陣壓縮採樣後的信號的權重值，基於壓縮感知的數據獲取及傳輸流程如下: 31)當傳輸第i個節點的測量值到中心匯聚點時，節點Al把信號dl乘上感知矩陣的一個元素Φη然後發送給A2; 32)節點Α2將自身的信號數據d2乘上Φ?2，然後A2發送ΦJ1+Φ i2d2給節點A3 ; 33)以此類推，Aj發送自身數據和其接受到數據的權值之和給A(j+1)，最後中心匯聚點收到第i個數據的測量值為
在無線網絡中，有M個測量值，則每個節點需發送M個數據包，即可完成整個網絡信號數據的傳輸，且在這種方式下，每個節點發送的數據包數目都是相同的。
【文檔編號】H04W12/12GK104135730SQ201410350283
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】陳善雄, 廖劍偉, 伍勝 申請人:西南大學