無線終端設備指紋接入認證技術
物理指紋是通信設備發射信號所攜帶的設備指紋,具有唯一性和難以克隆性。基于通信設備內生的“設備指紋”特征,在物理層實現通信系統的接入認證。由于設備指紋具有唯一性,不可復制性以及穩定性,攻擊者很難仿冒出相似的設備指紋特征。該技術可以有效抵御偽造及篡改攻擊。基于物理指紋的目標身份識別及接入認證可以解決未來大規模物聯網中的設備身份識別及認證問題。此外,該技術還可以在核心重點網絡中實現基于物理層的安全防御加固,有效保障通信系統運行安全。技術創新點及參數當前主流安全廠家的無線網絡接入系統的安全子系統(如WIDS無線入侵檢測系統)廣泛采用了白名單、黑名單的方法對無線接入設備的鏈路層以上身份標識(如MAC地址、BSSID、IP地址等)進行認證。然而設備的鏈路層以上身份標識是易于偽造的,這就使得單一針對身份標識的防護容易失效,安全防護程度不高。因而,保障無線接入安全性一直是個難題?;谖锢碇讣y的設備認證是另一種無線設備認證方法,即在基站側通過提取無線設備發送的信號中包含的設備指紋特征來進行設備認證。這種方法無需改造和配置現有的無線終端與基站設備,而是僅需要附加一套無線設備指紋提取設備與無線接入管理設備,就可以達到鑒別偽造的鏈路層身份標識、并管控非法接入的目的。通過提取無線終端的設備指紋,在局端進行指紋識別與匹配。近年來的研究表明,可以通過無線電磁波提取其發射設備的射頻特征。就像每個人都有不同的指紋一樣,每個射頻設備的硬件也會有差異,這種射頻硬件上的差異被稱為“無線設備指紋”。這種硬件上的差異會反映在電磁波信號中,通過分析接收到的射頻信號可以提取出設備的特征。如圖所示的為典型的數字無線電發射機結構。數字信號經過數模轉化后就會存在著I/Q兩路的不平衡。此外,發射端的濾波器的通帶內部平坦也會將濾波器獨特的頻率響應特征寄生在發射信號內。由于發射機RF本振的偏移,其發射的信號進行上變頻后將不可避免的產生載波頻率的偏差。此外,功放的非線性,天線的耦合差別都會對發射的信號產生獨特的影響。
東南大學
2021-04-11