一种主动式合法监听方法技术

本申请实施例公开了一种主动式合法监听方法，其中主要涉及到一对可疑用户和一个合法监听端，可疑发送端向可疑接收端传输可疑信息，合法监听端对可疑发送端和可疑接收端之间的可疑链路进行监听。合法监听端采用译码转发中继方式，一边接收可疑发送端传输的可疑信息，一边向可疑接收端中继接收到的可疑信息。本发明专利技术通过将合法监听端做为欺骗中继，这样可疑发送端和可疑接收端都感知不到合法监听端的存在，成功实现了对可疑发送端和可疑接收端之间的通信内容的主动监听。

【技术实现步骤摘要】
一种主动式合法监听方法
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种主动式合法监听方法。
技术介绍
目前，物联网作为重要的研究内容，其终极目标就是通过无线连接的方式将所有的设备连接起来，其中设备千差万别，从特别小的静态传感器到较大的无人机或者车辆，都可以被涵盖其中。然而，无论是传感器产生的信号，还是机器型通信系统内部交换的信号，通常都是以短包形式进行传输的。物联网的应用能够使人们的日常生活变得更加便捷，产生很多正面的价值。然而，无人机通信等机器型通信容易被非法利用，而且很难被监测。这样就给公共安全的维护带来了巨大的挑战。所以通过相关部门设立合法的监听点是十分有必要的。但是，目前发现还没有基于短包的主动式合法监听方法。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种主动式合法监听方法，其中主要涉及到一对可疑用户和一个合法监听端，可疑发送端向可疑接收端传输可疑信息，合法监听端对可疑发送端和可疑接收端之间的可疑链路进行监听。合法监听端采用译码转发中继方式，一边接收可疑发送端传输的可疑信息，一边向可疑接收端中继接收到的可疑信息。本专利技术通过将合法监听端做为欺骗中继，这样可疑发送端和可疑接收端都感知不到合法监听端的存在，成功实现了对可疑发送端和可疑接收端之间的通信内容的主动监听。本申请实施例提供了如下技术方案：一种主动式合法监听方法，所述方法包括：根据所述短包信息理论，得到合法监听端能够主动监听到可疑链路的满足的第一条件，所述第一条件为可疑发送端和合法监听端之间监听链路的香农容量大于等于可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的香农容量时，可疑发送端和合法监听端之间监听链路的信道编码速率大于可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的信道编码速率，使得合法监听端能够作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继成功监听可疑链路；在满足第一条件下，合法监听端作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继，合法监听端采用译码转发中继方式，一边接收可疑发送端传输的可疑信息，一边向可疑接收端中继转发接收到的可疑信息，实现了对可疑发送端和可疑接收端之间的通信内容的主动监听。其中，根据所述短包信息理论，得到合法监听端能够主动监听到可疑链路的满足的第一条件，具体包括：第一步，根据短包信息理论，当给定错误概率ε时，信道编码速率R可以表示为其中Q-1(·)表示Q函数的反函数，Q函数表示为L表示包长，C＝log2(1+γ)表示香农容量，γ表示信噪比(signal-to-noiseratio，SNR)，这里信道编码速率R的单位为bits/channeluse。经过简单转换，上式可以表示为根据短包信息理论，给定信道编码速率R，错误概率ε可以表示为第二步，可疑发送端和合法监听端之间监听链路的信道编码速率表示为其中CE＝log2(1+γE)，γE＝g1P1/σE2表示合法监听端信噪比SNR，g1表示监听链路的信道增益，P1表示可疑发送端传输功率，σE2表示合法监听端噪声功率，εE表示合法监听端错误概率。第三步，可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的有效信道编码速率表示为其中CD＝log2(1+γD)，γD＝(g0P1+g2P2)/σD2表示可疑接收端有效信噪比SNR，g0表示可疑链路的信道增益，g2表示中继链路的信道增益，中继链路表示合法监听端到可疑接收端之间的链路，P2表示合法监听端传输功率，σD2表示可疑接收端噪声功率，εD表示可疑接收端错误概率。εD可以表示为εD＝ε0[εE+(1-εE)ε2]其中ε0和ε2分别表示可疑链路和中继链路的错误概率。由于(1-εE)(1-ε2)≥0，可知εE+ε2-εEε2≤1。进一步，可以推出εD≤ε0。此外，首先考虑εE≥ε2，可以推出εD＝ε0εE(1-ε2)+ε0ε2≤ε0εE+ε0ε2≤2ε0εE。综合起来，可以得到εD≤ε0·min{2εE,1}当x＞0时，Q(x)＜0.5，可知ε＜0.5，则εE＜0.5。这样可以推出εD＜εE。而当εE＜ε2，可以推出εD＜ε2。但是，εE≥ε2更合理一些。理由包括：ε2随着合法监听端传输速率的减小而减小；ε2随着合法监听端传输功率增大而减小；同时，εE随着合法监听端传输功率增大而增大。总之，通过减小合法监听端的传输速率或者增大合法监听端的传输功率，可以将ε2控制为一个很小的值。第四步，得到当CE≥CD时，RE＞RD，即合法监听端能够成功监听可疑链路。具体如下：首先，当CE＝CD时，得到其中易知利用Q-1(x)是关于x的单调递减函数，又根据εD＜εE，所以可以推出Q-1(εD)＞Q-1(εE)。这样，可知当CE＝CD时，RE＞RD。其次，经过近似，得到可知信道编码速率R随着香农容量C增大而增大。那么，RD随着CD增大而增大。和CE＝CD相比，如果CE＞CD，说明CD减小了，所以RE肯定大于RD。综合起来，即为当CE≥CD时，RE＞RD，使得合法监听端能够作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继成功监听可疑链路。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本申请实施例提供了一种主动式合法监听方法，其中主要涉及到一对可疑用户和一个合法监听端，可疑发送端向可疑接收端传输可疑信息，合法监听端对可疑发送端和可疑接收端之间的可疑链路进行监听。合法监听端采用译码转发中继方式，一边接收可疑发送端传输的可疑信息，一边向可疑接收端中继接收到的可疑信息。本专利技术通过将合法监听端做为欺骗中继，这样可疑发送端和可疑接收端都感知不到合法监听端的存在，成功实现了对可疑发送端和可疑接收端之间的通信内容的主动监听。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一个实施例所提供的一种主动式合法监听方法的示意图。具体实施方式正如
技术介绍
部分所述，目前发现还没有基于短包的主动式合法监听方法。专利技术人研究发现，传统的无线物理层安全研究当中，一般都假设无线通信过程是合法的，而监听者是非法的。通常情况下，研究的内容都是如何维持通信的保密性和如何防止非法窃听。相反地，合法监听可以说是无线物理层安全研究中的一个重大转变，因为在合法监听场景中，监听者都是合法的，监听者的目的是监测可疑链路的信息。一般地，合法监听包括被动监听和主动监听两种方式。目前关于合法主动监听的研究都是基于长包形式进行传输的网络，还没有基于短包的主动式合法监听方法。本专利技术的核心思想是，针对现有的技术不足，基于短包理论提出一种主动式合法监听方法。其中主要涉及到一对可疑用户和一个合法监听端，可疑发送端向可疑接收端传输可疑信息，合法监听端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动式合法监听方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据所述短包信息理论，得到合法监听端能够主动监听到可疑链路的满足的第一条件，所述第一条件为可疑发送端和合法监听端之间监听链路的香农容量大于等于可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的香农容量时，可疑发送端和合法监听端之间监听链路的信道编码速率大于可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的信道编码速率，使得合法监听端能够作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继成功监听可疑链路；/n在满足第一条件下，合法监听端作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继，合法监听端采用译码转发中继方式，一边接收可疑发送端传输的可疑信息，一边向可疑接收端中继转发接收到的可疑信息，实现了对可疑发送端和可疑接收端之间的通信内容的主动监听。/n其中，根据所述短包信息理论，得到合法监听端能够主动监听到可疑链路的满足的第一条件，具体包括：/n第一步，根据短包信息理论，当给定错误概率ε时，信道编码速率R可以表示为/n

【技术特征摘要】
1.一种主动式合法监听方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所述短包信息理论，得到合法监听端能够主动监听到可疑链路的满足的第一条件，所述第一条件为可疑发送端和合法监听端之间监听链路的香农容量大于等于可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的香农容量时，可疑发送端和合法监听端之间监听链路的信道编码速率大于可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的信道编码速率，使得合法监听端能够作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继成功监听可疑链路；
在满足第一条件下，合法监听端作为可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的中继，合法监听端采用译码转发中继方式，一边接收可疑发送端传输的可疑信息，一边向可疑接收端中继转发接收到的可疑信息，实现了对可疑发送端和可疑接收端之间的通信内容的主动监听。
其中，根据所述短包信息理论，得到合法监听端能够主动监听到可疑链路的满足的第一条件，具体包括：
第一步，根据短包信息理论，当给定错误概率ε时，信道编码速率R可以表示为



其中Q-1(·)表示Q函数的反函数，Q函数表示为L表示包长，C＝log2(1+γ)表示香农容量，γ表示信噪比(signal-to-noiseratio，SNR)，这里信道编码速率R的单位为bits/channeluse。经过简单转换，上式可以表示为



根据短包信息理论，给定信道编码速率R，错误概率ε可以表示为



第二步，可疑发送端和合法监听端之间监听链路的信道编码速率表示为



其中CE＝log2(1+γE)，γE＝g1P1/σE2表示合法监听端信噪比SNR，g1表示监听链路的信道增益，P1表示可疑发送端传输功率，σE2表示合法监听端噪声功率，εE表示合法监听端错误概率。
第三步，可疑发送端和可疑接收端之间可疑链路的有效信道编码速率表示为



其中CD＝log2(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保罡，董若南，赵伟，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13