一种基于网络编码安全高效的协作中继选择方法技术

本发明专利技术公开了一种基于网络编码安全高效的协作中继选择方法，属于无线传感器网络协同通信领域。所述方法包括：(1)协作中继通信系统建模(2)融合时间戳的RSA同态签名方案对原始数据包进行处理；(3)协作中继节点引入污染攻击和重放攻击，构造节点安全度；(4)基于接受信噪比和信道增益的双向中继选择算法。(5)选定协作中继节点。主要解决了应用网络编码原理本身的特殊性导致对信息的扩散性较强，攻击者在协作中继只要注入很小的恶意信息或对相关信息稍做修改就可能影响一定范围的甚至是整个的网络的问题。本申请发明专利技术的方法能够在保证中继节点安全的基础上，可显著提高目的端的可达和速率和有效降低中断概率。

A secure and efficient cooperative relay selection method based on network coding

The invention discloses a cooperative relay selection method based on network coding, which is safe and efficient, and belongs to the field of wireless sensor network cooperative communication. The method comprises the following steps: (1) modeling of cooperative relay communication system (2) RSA homomorphic signature scheme fusion timestamp and packet processing of the original data; (3) cooperative relay nodes into pollution attack and replay attack, node construction safety; (4) two-way relay selection algorithm for SNR and channel gain based on. (5) select the cooperative relay node. It mainly solves the particularity of the application of network coding principle, and leads to strong information diffusion. If an attacker collaborate with a relay, only a small amount of malicious information is injected or a slight modification to the relevant information may affect a certain range or even the whole network problem. The proposed method can improve the reachability and rate of the destination and reduce the interruption probability effectively on the basis of ensuring the safety of the relay node.

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络编码安全高效的协作中继选择方法
本专利技术属于无线传感器网络协同通信领域，具体涉及一种基于网络编码安全高效的协作中继选择方法。
技术介绍
网络编码技术由于可以实现吞吐量和传输延迟最小化的网络，并且能够均衡网络负载，解决网络拥塞、提高网络带宽利用率等优点，而受到学术界的广泛关注。无线通信信道传输的广播特性，使得网络编码技术更加适合应用到无线协作中继通信网络中，可以进一步提高频谱效率和系统容量。但同时它也带来了许多安全问题，网络编码原理本身的特殊性导致对信息的扩散性较强,因此与普通的网络相比,这种情况下的攻击者只要注入很小的恶意信息或对相关信息稍修改就可能影响一定范围的甚至是整个的网络。也就是说,同样的攻击手段,在该模式网络中的攻击效率更高,传染性更强，因此对于安全通信的中继节点选择算法进行研究是协作通信的又一个重点。在协作通信中，使用中继节点协助传输，除了考虑中继节点选择策略之外，还要考虑中继节点的可信性，这样才能提高传输的安全性。基于网络编码的中继选择策略，ZhihangYi，MinChulJu指出基于网络编码的双向单中继协作传输可以获得全分集增益。在之后的研究当中，赵强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络编码安全高效的协作中继选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用单信源单信宿多中继节点的系统模型，中继节点采用半双工模式转发信号，对接收到的信号采用放大转发处理方式；(2)协作中继节点随机引入污染攻击和重放攻击，利用融合时间戳的RSA同态签名方案检测该中继节点是否被污染攻击和重放攻击并记录；(3)使用中间节点被检测出污染攻击和重放攻击的次数在基本动态权值计算公式的基础上计算节点的安全度；(4)计算源节点到候选中间节点方向上候选节点的接收信噪比与设定接收信噪比的判决阈值进行比较，预先选择满足条件的中间节点，之后从满足候选节点集合中选出中间节点到目的节点链路中的信道增益最大的中间节...

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码安全高效的协作中继选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用单信源单信宿多中继节点的系统模型，中继节点采用半双工模式转发信号，对接收到的信号采用放大转发处理方式；(2)协作中继节点随机引入污染攻击和重放攻击，利用融合时间戳的RSA同态签名方案检测该中继节点是否被污染攻击和重放攻击并记录；(3)使用中间节点被检测出污染攻击和重放攻击的次数在基本动态权值计算公式的基础上计算节点的安全度；(4)计算源节点到候选中间节点方向上候选节点的接收信噪比与设定接收信噪比的判决阈值进行比较，预先选择满足条件的中间节点，之后从满足候选节点集合中选出中间节点到目的节点链路中的信道增益最大的中间节点；(5)计算一段时间内各节点出现的最髙安全度的加权和作为算法选取的阈值，选取满足大于该阈值条件的协作中继节点最为候选节点，从候选节点中选择满足接受信噪比和信道增益最大的中继节点。2.根据权利要求1所述的一种基于网络编码安全度高效的协作中继选择方法，其特征在于，步骤(2)中所述融合时间戳的同态签名方案，具体方法如下：(2.1)非对称密钥生成算法：随机选取两个大素数p1、p2，通常取p2为256bit，取p1为1024bit。计算n＝p1p2，随机选择整数并满足：生成RSA签名私钥d和公钥(n,e)，其中d满足：(2.2)签名生成算法：将时间戳机制引入RSA数字签名过程，是对消息和时间戳的组合生成签名，具体过程：源节点生成m条要发送的信息，记为：xi(i＝1,2,…m)取当前时间戳Ti作为该消息的时间戳，然后用自己的私钥d对消息m条消息xi(i＝1,2,…m)，其签名用SIGN(xi，Ti)表示：其中Ti表示第i条消息的时间戳，xi表示第i条消息，r为信源私钥，d为信源公钥，gj为信源的公开参数；(2.3)签名验证算法：中间节点收到一条消息为{Y,T,SIGN(Y,T)}后，先判断下式是否成立，其中yi为中间节点接收到的消息，T为中间节点接收到该条消息上的时间戳，e为信源公钥，r为信源私钥，gj为信源的公开参数，如果上式成立，则说明该消息未受到污染攻...

【专利技术属性】
技术研发人员：国强，李欣，阮国庆，李高源，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23