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)

0 引 言

工业无线传感器网络(industrial wireless sensor networks,IWSN)在工业监控中起着重要作用[1-2]。IWSN具有自组织性强、灵活性高、快速部署、智能处理等优势,但同时受能耗、覆盖范围、连接性和安全性的限制[3-4],IWSN比有线传感器网络更容易受到窃听攻击[5-6]。无线物理层安全(physical layer security,PLS)技术[7]利用无线信道的时变性、互易性、差异性等特性,其实质为减少窃听者获得合法信息的同时最大化合法节点之间的安全通信速率,以保护通信的机密性，避免受窃听攻击[8-9],成为一种新的安全通信范式。

协作干扰技术是无线通信PLS技术中比较重要且较为接近实践的技术[10-11]。利用人工噪声辅助波束成形技术对抗多个无源和无冲突窃听者,研究了从控制器到执行器的安全下行链路传输[12]。

为增强存在多个窃听者的无线传感器网络的保密性,选择一个中继节点充当干扰器,利用收集的能量对窃听者产生干扰[13]。采用一种零强迫波束成形方案或零空间人工噪声方案,在避免对合法用户造成干扰的同时混淆窃听者[14]。由于IWSN中资源有限,协作干扰节点为节省能量不发送协作干扰信号[12-14],可能导致合法节点间的协作失败而降低通信安全速率。

文献[15-21]研究在被动窃听的环境下,将合法节点间的协作或合法节点与非法节点间的对抗行为转化为博弈问题。应用博弈论研究无线传感器网络(industrail wireless sensor networks,WSN)物理层的安全协作,可为解决节点间的行为交互提供有效方法[15-18]。……