專利名稱：欺騙性同步突發(fā)檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及欺騙性同步突發(fā)檢測，并且特別地，涉及用于在 檢測到欺騙性同步突發(fā)時執(zhí)行安全回退的方法和裝備。
背景技術(shù)：
在IEEE 802.22考慮使用的類型的認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，認(rèn)知次級無 線電系統(tǒng)將利用釆用機(jī)會主義的方法分配給主系統(tǒng)的頻譜。采用此方 法，次級無線電系統(tǒng)將與現(xiàn)任主系統(tǒng)以及那些在次級基礎(chǔ)上的授權(quán)下 操作的系統(tǒng)共享該頻譜。在這些條件下，要求在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的 任何用戶不干擾主用戶。
一種提出的用于識別可由次級通信系統(tǒng)使用的信道的技術(shù)包括測 量用以通告頻譜的主用戶存在的信標(biāo)的使用。該信標(biāo)具有可用于它的 充足的時間，這樣完整的16字節(jié)密碼消息完整性碼(MIC)可以被附 加到該信標(biāo)，以便所接收的信標(biāo)可以被認(rèn)知無線電設(shè)備(或者其他接 收該信標(biāo)的授權(quán)設(shè)備)來認(rèn)證。
由于需要在信標(biāo)中發(fā)送的數(shù)據(jù)典型地大于在可用接收窗期間能夠 發(fā)送的數(shù)據(jù)，因而使用信標(biāo)存在問題。為了解決此問題，提出了一系 列短的"同步突發(fā)"，每個同步突發(fā)標(biāo)識信標(biāo)將被發(fā)送的時間。然后為了 了解信標(biāo)將在何時被發(fā)送，認(rèn)知無線電設(shè)備必須僅接收這些短突發(fā)中 的一個。該認(rèn)知無線電設(shè)備然后調(diào)度相對長的靜止時段用于信標(biāo)傳輸 時間，在該信標(biāo)傳輸時間期間，它接收并且解碼該信標(biāo)。
此方法存在一個問題即典型地僅有三個字節(jié)長度的同步突發(fā)不 能具有密碼保護(hù)，并且因此可能被欺騙。因此存在拒絕服務(wù)安全漏洞，
4在其中用戶可能發(fā)送假的同步突發(fā)，導(dǎo)致認(rèn)知無線電設(shè)備針對假信標(biāo) 或從不發(fā)送的信標(biāo)來監(jiān)視信道。由此認(rèn)知無線電設(shè)備的吞吐量可能降 低到無法接受的程度。因此，需要一種方法和裝備用于檢測和減少欺 騙性同步突發(fā)。


圖1是通信系統(tǒng)的框圖。 圖2是圖1的節(jié)點(diǎn)的框圖。
圖3是顯示針對本發(fā)明第一實施例的圖2的節(jié)點(diǎn)操作的流程圖。
圖4是顯示針對本發(fā)明第二實施例的圖2的節(jié)點(diǎn)操作的流程圖。
具體實施例方式
為了解決上述需要，在此提出了一種用于檢測和減少欺騙性同步 突發(fā)的方法和裝備。在次級通信系統(tǒng)操作期間，在檢測到未認(rèn)證信標(biāo) 之后將執(zhí)行針對未來同步突發(fā)的隨機(jī)回退。更特別地，認(rèn)知無線電設(shè) 備作用于接收到的每一個同步突發(fā)，直到作用于一個同步突發(fā)導(dǎo)致沒 有接收到信標(biāo)或接收到未認(rèn)證的信標(biāo)。認(rèn)知無線電設(shè)備然后開始隨機(jī) 回退過程，在該過程中，在該認(rèn)知無線電設(shè)備將調(diào)度時間來接收信標(biāo) 之前它必須接收到隨機(jī)數(shù)目的同步突發(fā)。在本發(fā)明的第一實施例中利 用指數(shù)回退。針對接收到每個未認(rèn)證信標(biāo)，遞增該回退，從而增加在 它將再次調(diào)度時間來接收信標(biāo)之前必須接收到的同步突發(fā)的數(shù)目。
雖然惡意同步突發(fā)發(fā)射方將在最初成功中斷認(rèn)知無線電設(shè)備，但 他的影響將通過指數(shù)回退的作用而被快速地降低到煩擾級別。進(jìn)一步 地，由于惡意同步突發(fā)發(fā)射方不能預(yù)知在任一時間將需要多少個同步 突發(fā)來影響認(rèn)知無線電設(shè)備(由于回退的隨機(jī)特性)，因此他必須持 續(xù)地發(fā)射同步突發(fā)即使是為了確保能夠產(chǎn)生煩擾。
本發(fā)明包括一種用于檢測和作用于欺騙性同步突發(fā)的方法。該方
法包括以下步驟接收通告可能接收到信標(biāo)的時間段的同步突發(fā)；確定同步突發(fā)是欺騙性的；并且發(fā)起下述過程在該過程中在調(diào)度時間 來接收信標(biāo)之前必須接收到多個同步突發(fā)。
本發(fā)明還包括一種方法，該方法包括以下步驟接收通告可能接 收到信標(biāo)的時間段的同步突發(fā)；確定計數(shù)器(C)已經(jīng)期滿；僅在計數(shù) 器已經(jīng)期滿時監(jiān)聽信標(biāo)；以及確定同步突發(fā)是否是欺騙性的。當(dāng)同步 突發(fā)是欺騙性時遞增計數(shù)器，否則遞減計數(shù)器。
本發(fā)明還包括一種方法，該方法包括以下步驟監(jiān)聽通告可能接 收到信標(biāo)的時間段的同步突發(fā)，其中該監(jiān)聽的步驟僅在計數(shù)器(C)已 經(jīng)期滿時發(fā)生；接收通告可能接收到信標(biāo)的時間段的同步突發(fā)；監(jiān)聽 信標(biāo)；以及確定同步突發(fā)是否是欺騙性的。當(dāng)同步突發(fā)是欺騙性時遞 增計數(shù)器，否則遞減計數(shù)器。
本發(fā)明包括一種裝備，該裝備包括接收機(jī)，該接收機(jī)接收通告 可能接收到信標(biāo)的時間段的同步突發(fā)；以及邏輯電路，其確定同步突 發(fā)是欺騙性的并且發(fā)起下述過程在該過程中在調(diào)度時間來接收信標(biāo) 之前必須接收到多個同步突發(fā)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，其中相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件，圖1是在 辦公建筑物內(nèi)部的外面和里面部署的通信系統(tǒng)100的框圖。通信系統(tǒng) 100優(yōu)選地是包括多個無線設(shè)備104的認(rèn)知無線電系統(tǒng)，無線設(shè)備104 涉及確定存在用以通告頻譜的主用戶存在的信標(biāo)。辦公建筑物包括圍 住多個房間103 (僅有一個被標(biāo)注)的圍墻102。
圓形對象，或者節(jié)點(diǎn)104 (僅有一個被標(biāo)注)代表無線設(shè)備，該 無線設(shè)備作為次級通信系統(tǒng)的一部分進(jìn)行操作，并且利用釆用機(jī)會主 義的方法分配給主通信系統(tǒng)的頻譜。利用此方法，次級節(jié)點(diǎn)104將與 主節(jié)點(diǎn)105以及在次級基礎(chǔ)上的授權(quán)下操作的節(jié)點(diǎn)共享該頻譜。應(yīng)當(dāng)指出，盡管圖1顯示節(jié)點(diǎn)104存在于二維空間內(nèi)，但本領(lǐng)域
的一個普通技術(shù)人員能夠認(rèn)識到節(jié)點(diǎn)104可以位于包括三維空間的其 他環(huán)境中。例如，節(jié)點(diǎn)104可以包括位于多層建筑物中的公共安全第 一響應(yīng)器無線電設(shè)備，位于高爾夫球場上的配備有無線收發(fā)信機(jī)的高 爾夫車，位于多層倉庫中的盤存標(biāo)簽，......,等等。
矩形對象105代表發(fā)射信標(biāo)的無線設(shè)備。特別地，對象105將發(fā) 射一連串的短"同步突發(fā)"，該短同步突發(fā)標(biāo)識信標(biāo)發(fā)送的時間，并且優(yōu) 選地在適當(dāng)?shù)臅r間段發(fā)射信標(biāo)。如上面的討論，同步突發(fā)沒有密碼保 護(hù)，并且因此可能被欺騙。因此存在拒絕服務(wù)安全漏洞，在其中用戶 可能發(fā)送假的同步突發(fā)，導(dǎo)致認(rèn)知無線電設(shè)備針對假信標(biāo)或從不發(fā)送 的信標(biāo)來監(jiān)視信道。
為了解決這個問題，認(rèn)知無線電設(shè)備104將接收通告可能接收到 信標(biāo)的時間段的同步突發(fā)，并且然后做出同步突發(fā)是否是欺騙性的決 定。如果欺騙性同步突發(fā)被任何無線電設(shè)備104檢測到，則無線電設(shè) 備104將發(fā)起隨機(jī)回退過程，在該過程中在它調(diào)度時間來接收信標(biāo)之 前，它必須接收多個同步突發(fā)。當(dāng)在恰當(dāng)?shù)臅r間沒有接收到信標(biāo)或接 收到未認(rèn)證信標(biāo)時，同步突發(fā)被確定為欺騙性的。因此，在信標(biāo)被接 收之后，基于認(rèn)證該信標(biāo)失敗來確定同步突發(fā)是欺騙性的。以相似的 方式，在恰當(dāng)?shù)臅r間未能接收信標(biāo)之后，基于接收信標(biāo)失敗來確定同 步突發(fā)是欺騙性的。
針對接收到每個未認(rèn)證信標(biāo)，遞增回退指數(shù)，從而增加它將再次 調(diào)度時間來接收信標(biāo)之前必須接收的同步突發(fā)的數(shù)目。
圖2是節(jié)點(diǎn)104的框圖。如圖所示，節(jié)點(diǎn)104包括邏輯電路203 (微處理器203)、接收電路202、以及發(fā)射電路201。邏輯電路203優(yōu) 選地包括微處理器控制器，例如但不限于，飛思卡爾PowerPC微處理 器。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，邏輯電路203用作用于控制節(jié)點(diǎn)104
7的裝置。接收和發(fā)射電路是現(xiàn)有技術(shù)中已知的普通電路用于利用眾所 周知的通信協(xié)議進(jìn)行的通信，并且用作用于發(fā)射和接收消息的裝置。
例如，接收機(jī)202和發(fā)射機(jī)201是利用IEEE 802.22通信系統(tǒng)協(xié)議的眾 所周知的發(fā)射機(jī)。其它可能的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)包括但不限于利用藍(lán)牙、 IEEE 802.11、或HyperLAN協(xié)議的收發(fā)信機(jī)。
圖3是顯示針對本發(fā)明第一實施例的圖2的節(jié)點(diǎn)操作的流程圖。 在本發(fā)明的第一實施例中，節(jié)點(diǎn)104將監(jiān)聽同步突發(fā)，然而，當(dāng)計數(shù) 器(C)期滿時將僅監(jiān)聽信標(biāo)。在調(diào)度時間來接收信標(biāo)之前必須接收到 多個(C)同步突發(fā)。
邏輯流程在步驟301處開始，在步驟301中邏輯電路203將變量 (BE)初始化為零，其中計數(shù)器C是0和"s之間的隨機(jī)整數(shù)(即， C=mnd(2S/r))。在步驟303,接收機(jī)202監(jiān)聽同步突發(fā)并且在步驟305， 邏輯電路203確定是否檢測到同步突發(fā)。如果，在步驟305，已經(jīng)確定 檢測到同步突發(fā)，則邏輯流程繼續(xù)到步驟309，否則邏輯流程繼續(xù)到步 驟307。在步驟307，遵循一個策略來調(diào)整BE的值，并且確定計數(shù)器 C的新值。步驟307處的策略可以是在每次到達(dá)步驟307時將BE遞減 1 (即，BE=BE-1)，或者它可以更加復(fù)雜；例如，它可以要求僅在錯 過了預(yù)定數(shù)目的同步突發(fā)之后遞減BE的值。邏輯流程然后返回步驟 303。
在步驟309，邏輯電路203將計數(shù)器遞減1，并且在步驟311邏輯 電路203確定計數(shù)器C是否已經(jīng)期滿(C=0)。如果C^，則邏輯電路 203指令接收機(jī)202監(jiān)聽信標(biāo)(步驟313);否則，邏輯流程返回步驟 303。在步驟317，邏輯電路203確定是否接收到了有效信標(biāo)。如上所 述，無效信標(biāo)可以被假定為未接收到信標(biāo)，或未被適當(dāng)認(rèn)證的信標(biāo)。 因此，在步驟317，邏輯電路203將試圖認(rèn)證任何接收到的信標(biāo)。
如果接收到了有效的信標(biāo)，則邏輯電路203執(zhí)行有效信標(biāo)檢測進(jìn)
8程(步驟315)。更特別地，邏輯電路203處理該信標(biāo)中所包含的信息，
并且采取行動來避免對該信標(biāo)所保護(hù)的服務(wù)的干擾。
繼續(xù)，如果在步驟317，邏輯電路203確定沒有接收到有效信標(biāo) (并且因此同步突發(fā)是欺騙性的)；在步驟319，邏輯電路203遵循預(yù) 定策略。在步驟319該策略可以在每次沒有接收到有效同步突發(fā)時將 BE遞增1 (即，BE=BE+1)，并且在0和2^之間為計數(shù)器C選擇新 的隨機(jī)整數(shù)值。它也可以更加復(fù)雜，并且要求在它遞增BE之前接收到 預(yù)定數(shù)目的無效信標(biāo)，或者對于未接收到信標(biāo)和被接收到但未被適當(dāng) 認(rèn)證的信標(biāo)具有不同的策略。在本發(fā)明的又一實施例中，每次檢測到 無效同步突發(fā)時，邏輯電路203增大計數(shù)器C，并且因此增大在調(diào)度時 間來接收信標(biāo)之前必須接收到的同步突發(fā)的數(shù)目。邏輯流程然后返回 到步驟303。
圖4是顯示針對本發(fā)明第二實施例的圖2的節(jié)點(diǎn)操作的流程圖。 在本發(fā)明第二實施例中，節(jié)點(diǎn)將僅在計數(shù)器(C)期滿之后監(jiān)聽同步突 發(fā)和信標(biāo)。邏輯流程在步驟401處開始，其中邏輯電路203將變量(BE) 初始化為零，其中計數(shù)器C是0和2^減1之間的隨機(jī)整數(shù)(即， C=rand(2M)-l)。在步驟403，邏輯電路203指令接收機(jī)202將對同步 突發(fā)或信標(biāo)的監(jiān)聽延遲一個時間段，該時間段是C的函數(shù)，例如時段 CxTs，其中Ts是協(xié)議時隙時間。在回退時段后，接收機(jī)202監(jiān)聽下一 個同步突發(fā)(步驟405)并且邏輯電路203確定是否檢測到同步突發(fā)(步 驟407)。如果沒有檢測到同步突發(fā)，則邏輯流程繼續(xù)到步驟409，在 步驟409遵循一個策略來調(diào)整BE的值。步驟409處的策略可以是在每 次到達(dá)步驟409時將BE遞減1，或者它可以是更加復(fù)雜；例如，它可 以要求僅在錯過了預(yù)定數(shù)目的同步突發(fā)之后遞減BE的值。邏輯流程返 回步驟403。
如果在步驟407檢測到同步突發(fā)，則邏輯流程繼續(xù)到步驟411， 在步驟411中接收機(jī)202在適當(dāng)時間段監(jiān)聽信標(biāo)。作出關(guān)于是否檢測到有效信標(biāo)的決定(步驟415)。如所討論的，無效信標(biāo)包括沒有信標(biāo)
或者未認(rèn)證信標(biāo)。如果檢測到有效信標(biāo)，則邏輯電路203執(zhí)行有效信 標(biāo)檢測進(jìn)程(步驟315)。然而，如果沒有檢測到有效信標(biāo)，則在步驟 417邏輯電路203遵循預(yù)定策略。在步驟417，該策略可以在每次沒有 接收到有效信標(biāo)時將BE遞增1 (即，BE=BE+1)。它也可以更加復(fù)雜， 并且要求在它遞增BE之前接收到預(yù)定數(shù)目的無效信標(biāo)，或者對于未接 收到信標(biāo)和被接收到但未被適當(dāng)認(rèn)證的信標(biāo)具有不同的策略。在本發(fā) 明的又一實施例中，在每次檢測到無效同步突發(fā)時，邏輯電路203增 大計數(shù)器C，并且因此增大檢測同步突發(fā)和信標(biāo)的嘗試之間的時間。邏 輯流程返回到步驟403。
在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟319和417，僅將BE的值遞增 直到最大值maxBE。當(dāng)BE=maxBE時，在步驟319和417不再遞增BE。 在沒有此最大值的情況下，確定的攻擊者能夠促使BE達(dá)到這樣大的值 使得基本上將接收不到任何信標(biāo)，有效地使認(rèn)知無線電設(shè)備104的信 道監(jiān)視能力不可用。注意，在步驟319中不考慮BE的值來選擇新的C 值。
盡管已經(jīng)參考特定實施例特別地示出并且描述了本發(fā)明，但本領(lǐng) 域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以進(jìn)行 各種形式和細(xì)節(jié)的改變。這些改變將落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
10
權(quán)利要求
1.一種用于檢測和作用于欺騙性同步突發(fā)的方法，所述方法包括下述步驟接收同步突發(fā)，該同步突發(fā)通告可能接收到信標(biāo)的時間段；確定所述同步突發(fā)是欺騙性的；以及發(fā)起下述過程，在所述過程中，在調(diào)度時間來接收所述信標(biāo)之前必須接收到多個同步突發(fā)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中確定所述同步突發(fā)是欺騙性 的步驟包括下述步驟接收所述信標(biāo)； 未能認(rèn)證所述信標(biāo)；以及基于認(rèn)證所述信標(biāo)失敗來確定所述同步突發(fā)是欺騙性的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中確定所述同步突發(fā)是欺騙性 的步驟包括下述步驟未能在適當(dāng)時間接收到所述信標(biāo)；以及基于接收所述信標(biāo)失敗來確定所述同步突發(fā)是欺騙性的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在調(diào)度時間來接收所述信標(biāo) 之前必須接收到多個同步突發(fā)的步驟包括在調(diào)度時間來接收所述信 標(biāo)之前必須接收到隨機(jī)數(shù)目的同步突發(fā)。
5. —種方法，包括下述步驟接收同步突發(fā)，該同步突發(fā)通告可能接收到信標(biāo)的時間段； 確定計數(shù)器(C)已經(jīng)期滿； 僅當(dāng)所述計數(shù)器己經(jīng)期滿時監(jiān)聽所述信標(biāo)； 確定所述同步突發(fā)是否是欺騙性的；以及當(dāng)所述同步突發(fā)是欺騙性時遞增所述計數(shù)器，否則遞減所述計數(shù)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中C是0至lj2^之間的隨機(jī)整數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中遞增所述計數(shù)器的步驟包括 遞增BE的步驟，并且遞減所述計數(shù)器的步驟包括遞減BE的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中確定所述同步突發(fā)是欺騙性 的步驟包括下述步驟接收所述信標(biāo)； 未能認(rèn)證所述信標(biāo)；以及基于認(rèn)證所述信標(biāo)失敗來確定所述同步突發(fā)是欺騙性的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中確定所述同步突發(fā)是欺騙性 的步驟包括下述步驟未能在適當(dāng)時間接收到所述信標(biāo)；以及 基于接收所述信標(biāo)失敗來確定所述同步突發(fā)是欺騙性的。
10. —種裝備，包括接收機(jī)，用于接收同步突發(fā)，該同步突發(fā)通告可能接收到信標(biāo)的 時間段；以及邏輯電路，用于確定所述同步突發(fā)是欺騙性的并且發(fā)起下述過程， 在所述過程中，在調(diào)度時間來接收所述信標(biāo)之前必須接收到多個同步 夭友。
11.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝備，其中所述確定所述同步突發(fā)是 欺騙性的步驟是基于未能認(rèn)證所述信標(biāo)。
全文摘要
在次級通信系統(tǒng)(100)操作期間，在檢測到未認(rèn)證信標(biāo)之后將執(zhí)行針對未來同步突發(fā)的隨機(jī)指數(shù)回退。更具體地，認(rèn)知無線電設(shè)備(104)作用于接收到的每個同步突發(fā)，直到作用于一個同步突發(fā)導(dǎo)致沒有接收到信標(biāo)或接收到未認(rèn)證信標(biāo)。認(rèn)知無線電設(shè)備然后開始隨機(jī)指數(shù)回退過程，在該過程中在它將調(diào)度時間來接收信標(biāo)之前它必須接收隨機(jī)數(shù)目的同步突發(fā)。針對接收到每個未認(rèn)證信標(biāo)，遞增回退指數(shù)，從而增加在再次調(diào)度時間來接收信標(biāo)之前必須接收到的同步突發(fā)的數(shù)目。
文檔編號H04W12/12GK101518019SQ200780033957
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者保羅·E·戈爾達(dá)伊, 小埃德加·赫伯特·卡拉韋 申請人:摩托羅拉公司