本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)/信息安全防護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線網(wǎng)信號co復(fù)雜度的非法入侵識別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

輻射源指紋識別又稱為輻射源細(xì)微特征識別，它是指利用輻射源信號中所蘊含的“指紋”來進(jìn)行個體身份識別的一門技術(shù)。正如人類指紋各不相同一樣，由于組成器件及生產(chǎn)調(diào)試過程的差異，即使是相同廠家、相同型號、相同生產(chǎn)批次的不同無線網(wǎng)絡(luò)終端個體之間也會存在細(xì)微的差別，這種差別表現(xiàn)在其發(fā)射的信號中，被稱為輻射源個體的“指紋”特征。

傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)非法入侵檢測主要是基于密鑰認(rèn)證、數(shù)字證書等方式，一旦發(fā)生密鑰泄露或者數(shù)字證書被偽造，無線網(wǎng)絡(luò)存在巨大的安全漏洞，難以有效應(yīng)對非法用戶的入侵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無線網(wǎng)信號co復(fù)雜度的非法入侵識別方法及系統(tǒng)，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：無線網(wǎng)絡(luò)非法入侵檢測主要是基于密鑰認(rèn)證、數(shù)字證書等方式，一旦發(fā)生密鑰泄露或者數(shù)字證書被偽造，無線網(wǎng)絡(luò)存在巨大的安全漏洞，難以有效應(yīng)對非法用戶的入侵；提出一種非法入侵識別方法及系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)信號co復(fù)雜度的非法入侵識別方法，包括如下步驟：

s1、對原始無線網(wǎng)信號序列s(i)進(jìn)行信號去直流處理，獲得去直流信號序列x(i)；

s2、對所述去直流信號序列x(i)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)；

s3、根據(jù)門限能量值gn，對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

s4、根據(jù)所述傅里葉變換序列x(k)及重構(gòu)序列求解c0復(fù)雜度的估計值c0；

s5、根據(jù)所述c0復(fù)雜度，利用最近鄰方法對非法入侵進(jìn)行識別。

其中，所述步驟s3具體包括：

s31、求解所述傅里葉變換序列x(k)的門限能量值gn，所述所述δ為預(yù)設(shè)值；所述n為序列長度，所述n為正整數(shù)，k＝0,1,k,n-1；

s32、對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

所述滿足：

在該技術(shù)方案中，通過對無線網(wǎng)信號序列進(jìn)行數(shù)值處理，根據(jù)所述c0復(fù)雜度，利用最近鄰方法對非法入侵進(jìn)行識別，采用該技術(shù)方案，可以有效識別出無線終端設(shè)備的“指紋”，辨析出非法用戶，避免非法用戶通過偽造密匙、數(shù)字證書入侵無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，達(dá)到信息安全的目的。同時，在該技術(shù)方案中，通過求解計算門限能量值來對序列進(jìn)行重構(gòu)濾波，有效提高辨析精度；而采用復(fù)雜度來評估信號非線性特征，該物理量能夠很好的表征信號序列的細(xì)微指紋特征，提高個體辨識精度。

該技術(shù)方案是一種全新的無線網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)機制，不依賴于密碼、mac地址驗證、數(shù)字水印等傳統(tǒng)安全防護(hù)手段，徹底解決密碼泄露、偽造mac地址或數(shù)字水印等安全威脅。并且，具有計算效率高、處理延遲小的優(yōu)點。

進(jìn)一步而言，所述步驟s1包括：

s11、根據(jù)采集到的原始無線網(wǎng)信號序列{s(i)}(i＝1,2,k,n)，求解原始數(shù)據(jù)樣本均值s0；所述

s12、對所述原始無線網(wǎng)信號序列進(jìn)行去直流操作，得到去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)；所述x(i)＝s(i)-s0,i＝1,2,k,n。

在該技術(shù)方案中，通過求平均值，并將序列的各個序列值減去平均值，達(dá)到去直流的目的，采用該技術(shù)方案，計算量小，有效提高系統(tǒng)的計算效率、減少延時。

進(jìn)一步而言，所述步驟s2包括：

對所述去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)(k＝0,1,l,n-1)；

所述

其中，所述所述j為虛數(shù)單位。

在該技術(shù)方案中，通過傅里葉變化，將時域轉(zhuǎn)換為頻域，便于計算求解。

進(jìn)一步而言，所述步驟s4包括：求解c0復(fù)雜度的估計值c0，所述

在該技術(shù)方案中，通過計算c0復(fù)雜度，并作為無線設(shè)備的指紋，便于設(shè)備辨析，提高識別準(zhǔn)確率。

進(jìn)一步而言，所述步驟s5包括：

s51、求解所述c0復(fù)雜度與目標(biāo)模板的歐式距離d，所述所述c0model為所述目標(biāo)模版的c0復(fù)雜度；

s52、將所述歐式距離d與異常值門限進(jìn)行比較，如果小于門限，則認(rèn)為是合法目標(biāo)；如果超過門限，則判斷為非法目標(biāo)。

在該技術(shù)方案中，將采集到的無線設(shè)備的c0復(fù)雜度與目標(biāo)模版進(jìn)行比對，以便于確認(rèn)其是否為非法用戶。

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明還提供了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)信號co復(fù)雜度的非法入侵識別系統(tǒng)，包括：

去直流模塊，用于對原始無線網(wǎng)信號序列s(i)進(jìn)行信號去直流處理，獲得去直流信號序列x(i)；

傅里葉變換模塊，用于對所述去直流信號序列x(i)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)；

序列重構(gòu)模塊，用于根據(jù)門限能量值gn，對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

復(fù)雜度估計模塊，用于根據(jù)所述傅里葉變換序列x(k)及重構(gòu)序列求解c0復(fù)雜度的估計值c0；

非法入侵識別模塊，用于根據(jù)所述c0復(fù)雜度，利用最近鄰方法對非法入侵進(jìn)行識別。

其中，所述序列重構(gòu)模塊，被配置為：

求解所述傅里葉變換序列x(k)的門限能量值gn，所述所述δ為預(yù)設(shè)值；所述n為序列長度，所述n為正整數(shù)，k＝0,1,k,n-1；

對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

所述滿足：

進(jìn)一步而言，所述去直流模塊被配置為：

根據(jù)采集到的原始無線網(wǎng)信號序列{s(i)}(i＝1,2,k,n)，求解原始數(shù)據(jù)樣本均值s0；所述

對所述原始無線網(wǎng)信號序列進(jìn)行去直流操作，得到去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)；所述x(i)＝s(i)-s0,i＝1,2,k,n。

進(jìn)一步而言，所述傅里葉變換模塊，被配置為：

對所述去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)(k＝0,1,l,n-1)；

所述

其中，所述所述j為虛數(shù)單位。

進(jìn)一步而言，所述復(fù)雜度估計模塊，被配置為：求解c0復(fù)雜度的估計值c0，所述

進(jìn)一步而言，所述非法入侵識別模塊，被配置為：

求解所述c0復(fù)雜度與目標(biāo)模板的歐式距離d，所述所述c0model為所述目標(biāo)模版的c0復(fù)雜度；

將所述歐式距離d與異常值門限進(jìn)行比較，如果小于門限，則認(rèn)為是合法目標(biāo)；如果超過門限，則判斷為非法目標(biāo)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對無線網(wǎng)信號序列進(jìn)行數(shù)值處理，根據(jù)所述c0復(fù)雜度，利用最近鄰方法對非法入侵進(jìn)行識別，采用該技術(shù)方案，可以有效識別出無線終端設(shè)備的“指紋”，辨析出非法用戶，避免非法用戶通過偽造密匙、數(shù)字證書入侵無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，達(dá)到信息安全的目的。同時，在該技術(shù)方案中，通過求解計算門限能量值來對序列進(jìn)行重構(gòu)濾波，有效提高辨析精度；而采用復(fù)雜度來評估信號非線性特征，該物理量能夠很好的表征信號序列的細(xì)微指紋特征，提高個體辨識精度。本發(fā)明是一種全新的無線網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)機制，不依賴于密碼、mac地址驗證、數(shù)字水印等傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)手段，徹底解決密碼泄露、偽造mac地址或數(shù)字水印等安全威脅。并且，具有計算效率高、處理延遲小的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一具體實施例的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明一具體實施例中的無線網(wǎng)卡信號原始數(shù)據(jù)的波形圖；

圖3是本發(fā)明一具體實施例經(jīng)去直流后的無線網(wǎng)卡信號波形圖；

圖4是本發(fā)明一具體實施例經(jīng)傅里葉變換后的波形圖；

圖5是本發(fā)明一具體實施例經(jīng)序列重構(gòu)后的波形圖；

圖6是四個同一批次的dareglobaldw505usb接口無線網(wǎng)卡信號的c0復(fù)雜度特征的箱體圖；

圖7是箱體圖示例說明的示意圖；

圖8是本發(fā)明一具體實施例的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。在本發(fā)明中，以采集一個dareglobaldw505usb接口的無線網(wǎng)卡信號為例。

輻射源指紋識別技術(shù)可以顛覆現(xiàn)有的基于密鑰、數(shù)字證書的無線網(wǎng)絡(luò)安全機制，徹底解決信息安全領(lǐng)域面臨的巨大威脅。本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)/信息安全防護(hù)領(lǐng)域，具體涉及無線網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備“指紋”特征提取技術(shù)，指的是利用接入無線網(wǎng)絡(luò)的不同終端發(fā)射信號中蘊含的唯一“指紋”特征區(qū)分合法用戶和非法用戶的方法。

如圖1-8所示，在本發(fā)明第一實施例中，提供一種基于無線網(wǎng)信號co復(fù)雜度的非法入侵識別方法，包括如下步驟：

s1、對原始無線網(wǎng)信號序列s(i)進(jìn)行信號去直流處理，獲得去直流信號序列x(i)；其中，原始無線網(wǎng)信號序列s(i)如圖2所示，獲得去直流信號序列x(i)如圖3所示。

s2、對所述去直流信號序列x(i)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)，如圖4所示；

s3、根據(jù)門限能量值gn，對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列如圖5所示；

s4、根據(jù)所述傅里葉變換序列x(k)及重構(gòu)序列求解c0復(fù)雜度的估計值c0；

s5、根據(jù)所述c0復(fù)雜度，利用最近鄰方法對非法入侵進(jìn)行識別。

其中，所述步驟s3具體包括：

s31、求解所述傅里葉變換序列x(k)的門限能量值gn，所述所述δ為預(yù)設(shè)值；所述n為序列長度，所述n為正整數(shù)，k＝0,1,k,n-1；δ的取值與具體應(yīng)用有關(guān)，一般取0.1；

s32、對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

所述滿足：

在本實施例中，所述步驟s1包括：

s11、根據(jù)采集到的原始無線網(wǎng)信號序列{s(i)}(i＝1,2,k,n)，求解原始數(shù)據(jù)樣本均值s0；所述

s12、對所述原始無線網(wǎng)信號序列進(jìn)行去直流操作，得到去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)；所述x(i)＝s(i)-s0,i＝1,2,k,n。

在本實施例中，所述步驟s2包括：

對所述去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)(k＝0,1,l,n-1)；

所述

其中，所述所述j為虛數(shù)單位。

在本實施例中，所述步驟s4包括：求解c0復(fù)雜度的估計值c0，所述

在本實施例中，該網(wǎng)卡信號的c0復(fù)雜度為0.0027。可以計算多段無線網(wǎng)卡信號的c0復(fù)雜度，并求解平均值作為該網(wǎng)卡對應(yīng)的c0復(fù)雜度特征。

在本實施例中，所述步驟s5包括：

s51、求解所述c0復(fù)雜度與目標(biāo)模板的歐式距離d，所述所述c0model為所述目標(biāo)模版的c0復(fù)雜度；

s52、將所述歐式距離d與異常值門限進(jìn)行比較，如果小于門限，則認(rèn)為是合法目標(biāo)；如果超過門限，則判斷為新目標(biāo)。在本實施例中，新目標(biāo)即非法目標(biāo)。

圖6是四個同一批次的dareglobaldw505usb接口無線網(wǎng)卡信號的c0復(fù)雜度特征箱體圖。反映了四個無線網(wǎng)卡c0復(fù)雜度特征的分布情況。

圖7是箱體圖示例說明。每一個箱體實體代表了一個目標(biāo)該批數(shù)據(jù)特征值的統(tǒng)計結(jié)果，箱體內(nèi)部的紅色線段為該批數(shù)據(jù)特征值的中位數(shù)，箱體的上邊緣和下邊緣分別表示該批數(shù)據(jù)的四分之三位數(shù)和四分之一位數(shù)，上下兩條獨立的水平線段分別為該批數(shù)據(jù)特征值的正常分布范圍，正常分布范圍之外的離散的數(shù)據(jù)點為該批數(shù)據(jù)的特征值野值。

本發(fā)明可以采用pc計算機或dsp處理器作為信號處理設(shè)備。

如圖8所示，在本發(fā)明第二實施例中，提供一種基于無線網(wǎng)信號co復(fù)雜度的非法入侵識別系統(tǒng)，包括：

去直流模塊100，用于對原始無線網(wǎng)信號序列s(i)進(jìn)行信號去直流處理，獲得去直流信號序列x(i)；

傅里葉變換模塊200，用于對所述去直流信號序列x(i)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)；

序列重構(gòu)模塊300，用于根據(jù)門限能量值gn，對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

復(fù)雜度估計模塊400，用于根據(jù)所述傅里葉變換序列x(k)及重構(gòu)序列求解c0復(fù)雜度的估計值c0；

非法入侵識別模塊500，用于根據(jù)所述c0復(fù)雜度，利用最近鄰方法對非法入侵進(jìn)行識別。

其中，所述序列重構(gòu)模塊300，被配置為：

求解所述傅里葉變換序列x(k)的門限能量值gn，所述所述δ為預(yù)設(shè)值；所述n為序列長度，所述n為正整數(shù)，k＝0,1,k,n-1；δ的取值與具體應(yīng)用有關(guān)，一般取0.1；

對所述傅里葉變換序列x(k)進(jìn)行序列重構(gòu)，獲得重構(gòu)序列

所述滿足：

在本實施例中，所述去直流模塊100被配置為：

根據(jù)采集到的原始無線網(wǎng)信號序列{s(i)}(i＝1,2,k,n)，求解原始數(shù)據(jù)樣本均值s0；所述

對所述原始無線網(wǎng)信號序列進(jìn)行去直流操作，得到去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)；所述x(i)＝s(i)-s0,i＝1,2,k,n。

在本實施例中，所述傅里葉變換模塊200，被配置為：

對所述去直流信號序列{x(i)}(i＝1,2,k,n)進(jìn)行信號傅里葉變換處理，獲得傅里葉變換序列x(k)(k＝0,1,l,n-1)；

所述

其中，所述所述j為虛數(shù)單位。

在本實施例中，所述復(fù)雜度估計模塊400，被配置為：求解c0復(fù)雜度的估計值c0，所述

在本實施例中，所述非法入侵識別模塊500，被配置為：

求解所述c0復(fù)雜度與目標(biāo)模板的歐式距離d，所述所述c0model為所述目標(biāo)模版的c0復(fù)雜度；

將所述歐式距離d與異常值門限進(jìn)行比較，如果小于門限，則認(rèn)為是合法目標(biāo)；如果超過門限，則判斷為新目標(biāo)。在本實施例中，新目標(biāo)即非法目標(biāo)。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。