>[0083] 其中，鱼_,为接收方从k-i时刻接收的信息包的导频中提取的信道信息，鱼_,+1为 接收方从k-i+1时刻接收的信息包的导频中提取的信道信息，i、x均为临时变量，i = l，…， S;x = k，…，k-S;ej'w是k-i+1时刻与k-i时刻接收的两个信息包的相位差，I M I2为二范数运 算；
[0084] 同样比较A2和阔值ri2e[0，l]，若A2<ri2,贝化时刻基于信道信息的物理层身份认 证成功;若A 2含也，贝化时刻基于信道信息的物理层身份认证失败。
[0085] 阔值ru、ri2的选取可通过要针对不同的应用环境和安全需求的实验或仿真得到。
[0086] 本发明完成依赖发送方的射频指纹和信道信息，具有独特性和不可仿冒性，攻击 者无法对合法发送者A发送的数据包进行篡改、转发或伪造，因此具有很高的安全特性；
[0087] 本发明采用基于射频指纹和信道信息相结合的物理层认证，属于非密码认证，不 设及复杂的密码计算，具有计算复杂度低和延时小的特点；
[0088] 本发明采用基于射频指纹和信道信息相结合的物理层认证，一定程度上克服了基 于射频指纹的认证和基于信道信息的认证的应用缺点，实现了更大范围内的轻量级快速认 证。
【主权项】
1.基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在于:包括以下步骤：51. 第一时隙中，合法发送者A向合法接收者B发送第一数据包，合法接收者B对第一数 据包进行基于射频指纹的物理层认证： (1) 若认证成功，则建立合法发送者A和合法接收者B之间的信任连接，跳转步骤S2; (2) 若认证失败，则重复步骤S1;52. 合法接收者B提取合法发送者A和合法接收者B之间的无线信道信息，并将所述无线 信道信息存储到合法接收者B的存储器中；53. 设置无线信道信息样本；54. 下一时隙中，发送者X向合法接收者B发送第二数据包，合法接收者B提取发送者X和 合法接收者B之间的无线信道信息；55. 合法接收者B根据存储器中的无线信道信息对步骤S4中发送者X的无线信道信息进 行基于信道信息的物理层认证，即判断发送者X的无线信道信息与无线信道信息样本的相 似度： (1) 若所述相似度大于或等于设定的阈值，则基于信道信息的物理层认证成功，认为发 送者X为合法发送者A，同时将发送者X的无线信道信息存储到合法接收者B的存储器中，跳 转步骤S3; (2) 若所述相似度小于设定的阈值，则基于信道信息的物理层认证失败，发送者X为攻 击者E，合法接收者B丢弃第二数据包，跳转步骤S1; 步骤S5中所述的判断发送者X的无线信道信息与无线信道信息样本的相似度的方法为 似然比检验法或序贯概率比检验法:若设接收者B对在k-Ι时刻根据合法发送者A的导频提 取其信道信息为,在下一时刻即k时刻根据未知发送者X的导频提取其信道信息为翁,， 则判断发送者X的无线信道信息与无线信道信息样本的相似度时采用如下两种验证方法： (1) 似然比检验法:k-Ι时刻与k时刻信道信息的比较结果为Λ :，k为正整数：其中，K-是归一化系数，是k-1时刻与k时刻接收的两个信息包的相位差，| | | |2为 二范数运算； 将入！与阈值ru进行比较，其中rue [〇, 1]:若AiCru，则k-Ι时刻与k时刻信道信息足够 接近，则两时刻发送信息的是同一个实体，判定发送者X为合法发送者A，基于信道信息的物 理层身份认证成功;若人：2 ηι则k-Ι时刻与k时刻发送信息的不是同一个实体，判定发送者X 为非法发送者E，基于信道信息的物理层身份认证失败； (2) 序贯概率比检验法:k-S至k时刻中两两相邻时刻的信道信息的比较结果Λχ之和为 八2，1^-3至1^-1时刻接收的信息包已认证成功沽时刻接收的信息包为待认证信息包 ;1^、3均 为正整数，且S3 1:其中，沒为接收方从k-i时刻接收的信息包的导频中提取的信道信息，这为接收 方从k-i+Ι时刻接收的信息包的导频中提取的信道信息，i、x均为临时变量，i = l，…，S;x = k,…，1^;<?/0?是1^-1+1时刻与k-i时刻接收的两个信息包的相位差，| | | |2为二范数运算； 同样比较人2和阈值1126[〇，1]，若人2<112，则1^时刻基于信道信息的物理层身份认证成 功;若Λ 2 2 q2，则k时刻基于信道信息的物理层身份认证失败。2. 根据权利要求1所述的基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在 于:所述基于射频指纹的物理层认证采用基于瞬态信号的射频指纹认证或基于稳态信号的 射频指纹认证。3. 根据权利要求1所述的基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在 于:基于射频指纹的物理层认证，即所述的步骤S1包括以下子步骤： SI 1.合法接收者B接收发送者A发送的信号；512. 合法接收者B根据发送者A的瞬态信号或稳态信号，提取基于瞬态信号的射频指纹 或基于稳态信号的射频指纹；513. 合法接收者B采用拟合曲线得到射频指纹包络曲线的拟合系数，即提取发送者A的 射频指纹特征向量；514. 合法接收者B将提取的射频指纹特征向量与自身存储的射频指纹库进行比较： (1) 若该射频指纹特征向量与射频指纹库中某一向量样本相似度大于或等于设定的阈 值，基于射频指纹的物理层认证成功，将该发送者A的射频指纹特征向量存储到合法接收者 B的射频指纹库中，跳转步骤S2; (2) 若该射频指纹特征向量与射频指纹库中任一向量样本相似度小于设定的阈值，则 基于射频指纹的物理层认证失败，跳转步骤S1。4. 根据权利要求1所述的基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在 于:所述基于信道信息的物理层认证中，无线信道信息的提取可以采用数据导频辅助信道 估计算法、盲信道估计算法以及二者结合的半盲信道估计算法。5. 根据权利要求4所述的基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在 于:所述合法接收者B提取合法发送者A的无线信道信息和合法接收者B提取发送者X的无线 信道信息采用数据导频辅助信道估计算法时，包括以下步骤：521. 在发送端发送合法接收者B已知的导频；522. 合法接收者B接收包含导频的信号，并提取信号中的导频；523. 合法接收者B应用最小二乘信道估计算法或者、最小均方误差信道估计算法估计 信道信息；524. 合法接收者B采用插值算法获得完整的信道信息矩阵，即无线信道信息。6. 根据权利要求1所述的基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在 于:所述步骤S5之前还包括设置阈值的步骤。7. 根据权利要求1所述的基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，其特征在 于:所述步骤S3中的无线信道信息样本包括合法接收者B的存储器中存储的无线信道信息 中的一个或多个。
【专利摘要】本发明公开了一种基于射频指纹和信道信息的物理层联合认证方法，包括以下步骤：S1.第一时隙，合法发送者A向合法接收者B发送第一数据包，对第一数据包进行基于射频指纹的物理层认证；S2.提取合法发送者A到B的无线信道信息，并将其存储到合法接收者B的存储器中；S3.设置无线信道信息样本；S4.下一时隙，发送者X向合法接收者B发送第二数据包，提取发送者X到B的无线信道信息；S5.判断发送者X到B的无线信道信息与无线信道信息样本的相似度；若该相似度大于或等于设定的阈值，则基于信道信息的物理层认证成功，存储该发送者X到B的无线信道信息，跳转步骤S3；否则基于信道信息的物理层认证失败，丢弃第二数据包，跳转步骤S1。本发明具有不可仿冒性、复杂度低和精确度高的特点。
【IPC分类】H04W12/06, H04L29/06, H04L25/02
【公开号】CN105635125
【申请号】CN201510990799
【发明人】张金玲, 文红, 潘绯, 廖润发, 章露萍
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月25日