協(xié)作通信中基于博弈論的物理層安全研究.pdf

1、通信系統(tǒng)將允許多種類型的網(wǎng)絡(luò)移動終端隨時的加入和離開網(wǎng)絡(luò)，這樣的網(wǎng)絡(luò)將很容易被攻擊。任何在通信范圍內(nèi)的節(jié)點都可能竊聽和截取信息。雖然現(xiàn)在我們有很多高安全性的加密方法，但是沒有一個系統(tǒng)在物理層是完全安全的。因此，物理層安全重新獲得了新的關(guān)注。物理層安全成為了一個新興的研究安全的領(lǐng)域，目的就是最大化源節(jié)點到目的節(jié)點的可靠信息的比率，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點達到完全安全的數(shù)據(jù)傳輸，并且使竊聽的惡意節(jié)點得不到任何信息。這個最大化的比率就是安全容量。
　

2、　 本文運用博弈論的方法來研究協(xié)作通信中的物理層安全問題，以此來實現(xiàn)最優(yōu)的安全容量。假定這個協(xié)作通信模型包括一個源節(jié)點，一個目的節(jié)點，一個竊聽節(jié)點和一個中繼節(jié)點?？梢酝ㄟ^中繼節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)來達到安全容量的最優(yōu)值。本文中，將協(xié)作通信的模型構(gòu)建成一個基于斯塔克爾貝格博弈的買賣雙方的模型，把模型中的安全容量作為性能度量，得到安全容量的最優(yōu)值。
　　 將源節(jié)點與中繼節(jié)點作為博弈論架構(gòu)中的參與者，構(gòu)成一種對抗關(guān)系，每個參與者是自私的，都想最

3、大化自己的效用函數(shù)。定義源節(jié)點為買方，中繼節(jié)點為賣方。源節(jié)點通過一定的價格向中繼節(jié)點購買功率，來改善安全容量的值。中繼節(jié)點向源節(jié)點索要一定的價格來進行轉(zhuǎn)發(fā)。如果價格太低，那么中繼節(jié)點的利潤就很低；如果價格太高，源節(jié)點將不會購買中繼的功率或者從其他的中繼購買功率。因此，存在一個價格的平衡點，只要恰當(dāng)?shù)倪x擇價格及中繼發(fā)送的功率，安全容量就可以被最大化。為了得到博弈的結(jié)果，我們采用了一種更加簡便的分布式算法，區(qū)別于傳統(tǒng)的集中式算法。通過仿真結(jié)