何崇林 孙子文,2

(1. 江南大学物联网工程学院, 江苏无锡 214122; 2. 物联网技术应用教育部工程研究中心, 江苏无锡 214122)

1 引言

工业无线传感器网络(Industrial Wireless Sensor Networks,IWSN)的自组织和无线特性给工业生产领域带来了极大的便利性[1-3]。相对于普通消费类WSN将成本作为重要属性而言,工业级WSN一般将安全性和隐私性放在最重要的位置。然而,在IWSN中,无线介质同时开放给合法和非法用户访问,这导致IWSN比传统工业定制的有线传感器网络更容易受到窃听攻击[4- 6]。由于传感器节点有限的计算能力和能量,建立在计算量上的传统密码学上的安全方式,已难以适应对数据汇聚的实时性和低功耗属性要求更为严格的IWSN应用场景[7- 8]。尤其是现在越发复杂的加解密技术将使得硬件性能提升不大的IWSN瘫痪,极大地降低工厂生产的效率。

针对IWSN的安全问题和计算资源有限的矛盾,物理层安全(Physical Layer Security,PLS)技术以窃听信道模型[9]为基础,利用协同干扰技术、中继转发技术、编码技术等提高物理层安全速率[10-13],增强整个通信系统的保密性能[14-15]。

博弈论应用于PLS研究,为节点间的安全协作提供了功率控制框架。文[16]对蜂窝网中的D2D通信进行Stackelberg博弈建模,通过优化D2D链路的功率控制和信道访问,最大程度地提高D2D链路的物理层安全速率。文[17]利用Stackelberg博弈对传感器与控制器之间的兴趣分配关系进行建模,以防御信息物理运输系统中的干扰和窃听攻击。文[18]研究基于联盟博弈的多小区下行链路保密协作算法, 通过设计联盟加入和退出规则,实现下行链路对子载波的高效选择和保密协作联盟的自组织生成。……