阅读说明：本技术 一种基于物理层安全算法的频谱分析保护方法 (Spectrum analysis protection method based on physical layer security algorithm ) 是由 陈伟良 于 2020-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明旨在提供一种基于物理层安全算法的频谱分析保护方法,所提出的方法解决了在无线通信时,信息传输不会因为频谱泄漏而导致物理层加密算法被破解引起信息泄漏的问题,所述方法包括：依据公开的星座映射方式和子载波频率等信息构造实验信号。确定子载波序号,其个数为,和星座映射集,其个数为。构造差值信号以及窃听攻击用户通过开放接口获取到的射频接收信号。用第个子载波对应的信息或者密钥符号遍历星座映射集,在遍历的过程中,计算,分析的频谱幅值变化,从而确定第个载波上密钥。因此发送端发送的未被截取或者非法篡改的信息符号,由个实验信号与接收信号作差即可求得。(The invention aims to provide a spectrum analysis protection method based on a physical layer security algorithm, and the proposed method solves the problem that information leakage is caused because the encryption algorithm of a physical layer is cracked due to spectrum leakage in information transmission during wireless communication, and comprises the following steps: constructing experimental signals according to the disclosed constellation mapping mode, subcarrier frequency and other information . Determining subcarrier sequence numbers The number of which is And constellation mapping set The number of which is . Constructing a difference signal And eavesdropping the radio frequency received signal that the attack user obtained through the open interface . By using the first Information or key symbol corresponding to subcarrier Traverse constellation mapping set In a Go through In the process of (1), calculate Analysis of Spectral amplitude of Is varied to determine Key on individual carrier . Therefore, the information symbol sent by the sending end is not intercepted or illegally tampered From The difference between the experimental signal and the received signal can be obtained.)

一种基于物理层安全算法的频谱分析保护方法

技术领域

本发明涉及数据安全领域，更具体地，涉及一种防止在通信传输过程中被攻击导致泄密的频谱分析保护方法。

背景技术

第三方窃听者在信息传输过程中，普通的加密方法会导致信息泄漏的严重问题。因为第三方窃听者可以利用无线通信系统的广播特性恶意地快速截取到传输信息。然而在作为通信网络的底层的物理层，具备了很多其他层所不拥有的特性，在其设置安全防御机制的优点是，相比于加密数据而言，物理层是对传输符号进行直接加密后传输，因此不仅对底层的开放无线链路提供非常有效防御和保护，还大大降低加密算法的复杂度，对无线窃听和非法基站等不法行为都加强了防护。

因为没有考虑到信息传输时射频端频谱泄漏带来的安全隐患，如今现有的物理层加密算法的安全性分析和设置都是在正交频分复用系统的基带完成。因此，需要一种新型的基于物理层安全算法的频谱分析保护方法，防止信息泄漏，确保数据传输安全。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明旨在提供一种基于物理层安全算法的频谱分析保护方法，所提出的方法解决了在无线通信时，信息传输不会因为频谱泄漏而导致物理层加密算法被破解引起信息泄漏的问题。

本发明针对的是一种基于物理层安全算法的频谱分析保护方法，所述方法可以包括：依据公开的星座映射方式和子载波频率等信息构造实验信号。确定子载波序号，其个数为，和星座映射集，其个数为。构造差值信号以及窃听攻击用户通过开放接口获取到的射频接收信号。用第个子载波对应的信息或者密钥符号遍历星座映射集，在遍历的过程中，计算，分析的频谱幅值变化，从而确定第个载波上密钥。因此发送端发送的未被截取或者非法篡改的信息符号，由个实验信号与接收信号作差即可求得。

所述的星座映射是指将携带数字信息的比特序列映射成适于传输的符号序列。星座映射包含两个要素，分别是星座图和星座点映射方式。星座图代表星座映射输出符号的所有取值组成的集合，星座图中的每一个点对应输出符号的一种取值。星座点映射方式代表输入比特或比特组到星座点的特定映射关系、或者星座点到比特或者比特组的特定映射关系，通常每个星座点与一个比特或者多个比特组成的比特组一一对应。

所述的实验信号，。其中，表示子载波序号，表示和第个子载波对应的信息或者密钥符号，表示信息的星座映射集，表示子载波个数。

所述的密钥符号是指加密算法未破坏的原始调制符号。

所述的星座映射集即为星座图，中的元素为有限个，例如8QAM，只有8个元素。

所述的差值信号，在遍历的过程中，针对第个子载波，其对应的密钥，可以通过计算在频率点处相对应的频谱幅值的变化而得到。

所述的发送端发送的未被截取或者非法篡改的信息符号，由个差值信号与接收信号作差即可求得。

附图说明

图1示出了根据本发明示例实施例的频谱分析保护方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供一种频谱分析保护方法。

首先，在步骤S101依据公开的子载波频率和星座映射方式等信息构造关系的实验信号，且实验信号有且只有种形式。

其次在步骤S102确定子载波序号。

其次在步骤S103确定星座映射集。

在步骤S104通过开放的无线链路获取密文射频接收信号。然后构造差值信号，计算。

在步骤S105分析的频谱幅值变化。当频率点对应的与相等时，该点的频谱消失或者幅度减小；如果频率点对应的与不相等时，则该点的频谱幅度将增加。

在步骤S106通过观察差值信号频谱中频率点处的幅值大小判断，若幅值存在则，重复步骤S103到步骤S106直到幅值不存在。

若是幅值不存在，则在步骤S107中可确定原始信号中载波上所携带的信号符号。但是在实际信道环境中，处的值因为噪声干扰和信道环境而在0上下浮动。因此，取一个阈值，为两星座之间除0以外的最小距离)，由最小的差值找到与最接近的星座点，从而确定的具体取值。因此发送端发送的未被截取或者非法篡改的信息符号，便由个实验信号与接收信号作差求得，即重复步骤S102到步骤S107，直到则结束。