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基于仿生控制机理的信息系统内生免疫体系研究

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信息安全学报 2022年第2期7卷 87-100页

作者：李涛胡爱群方兰婷东南大学网络空间安全学院南京210000 网络通信与安全紫金山实验室南京210000

随着信息通信系统的架构日益复杂,承载的数据量呈指数级增长,现有的安全防护体系存在严重缺陷:先建网络、后做防护导致安全防护难以到位;集中式防御模式导致信息系统对外服务能力下降严重;防御机制与信息系统的安全状况关联不大导致防... 详细信息

随着信息通信系统的架构日益复杂,承载的数据量呈指数级增长,现有的安全防护体系存在严重缺陷:先建网络、后做防护导致安全防护难以到位;集中式防御模式导致信息系统对外服务能力下降严重;防御机制与信息系统的安全状况关联不大导致防御效能低下。如何从根源上突破以上瓶颈成为未来信息系统安全的核心问题,需要改变被动式防御方式,实施主动式防御。本文提出一种基于仿生控制机理的内生免疫体系,通过研究人体的高效神经控制特征:遍布系统并与功能器官高度融合的海量神经元、由一系列基本动作为基础要素进行任务的执行、实时反馈并对偏差动作进行校准、具有大脑这样的综合分析处理中心进行分析和决策。基于上述特征构建了信息系统类神经系统控制架构,通过全方位部署安全神经元,将功能和安全融入到基本功能模块中,构建一种以任务为导向的执行动作细粒度监控机制,根据任务执行条件调用基本模块执行操作,在执行过程中感知执行路径,通过反馈发现错误,根据策略进行校准。通过对构建的仿生控制模型分析表明,这种基于仿生控制的机制能够维持信息系统的安全状态。通过构建原型系统对任务在不同策略下的运行模式进行了分析,系统包含通信模块与加解密模块,模块中融入了安全监测与控制部分,基于模糊认知图进行控制校准,实验结果表明提出的仿生控制机制能够根据运行环境的变化调整策略,维持任务的有效运行。基于仿生控制的机理为内生免疫系统的实现提供了基础理论支撑。

关键词：信息系统安全内生安全内生免疫安全模型主动安全

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基于哈希接入的跨网络负载均衡

电子学报 2024年第7期52卷 2201-2211页

作者：谢辉凌昕彤汪子涵王家恒东南大学移动通信国家重点实验室江苏南京210000 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111 东南大学移动信息通信与安全前沿科学中心江苏南京210000 加州大学洛杉矶分校加利福尼亚洛杉矶90095

无线接入网复杂化持续加剧,无线设备数量激增.为了提升未来网络容量和资源利用率,需要设计有效的拥塞控制手段和资源调配策略,平衡子网络之间负载,促进跨域资源协同共享.为此,本文在新近提出的哈希接入协议的基础上,设计了哈希接入动态... 详细信息

无线接入网复杂化持续加剧,无线设备数量激增.为了提升未来网络容量和资源利用率,需要设计有效的拥塞控制手段和资源调配策略,平衡子网络之间负载,促进跨域资源协同共享.为此,本文在新近提出的哈希接入协议的基础上,设计了哈希接入动态优化策略,根据网络负载状况动态调整接入参数以缓解网络拥塞,并在跨网络场景下进一步提出了负载均衡方案与资源整合再调配方案,为无线接入网整合无线资源、均衡网络负载提供了有用的方法.仿真结果表明,本文提出的哈希接入动态优化策略在保证网络稳定的同时最大化网络吞吐量,资源调配方案能有效地调配失衡的网络负载,提升复杂融合网络性能和接入公平性.

关键词：无线接入网哈希接入接入控制网络负载均衡

智能超表面使能无人机高能效通信信道建模与传输机理分析

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电子学报 2023年第10期51卷 2623-2634页

作者：张在琛江浩东南大学移动通信国家重点实验室江苏南京210096 东南大学教育部移动信息通信与安全前沿科学中心江苏南京210096 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111 南京信息工程大学人工智能学院江苏南京210044

智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)作为第六代(Sixth Generation,6G)移动通信中的潜在关键技术之一,具有低成本、低能耗和易于部署等特点.通过给电磁单元上的可调元件施加控制信号,可以实现对入射信号的幅度、相位、... 详细信息

智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)作为第六代(Sixth Generation,6G)移动通信中的潜在关键技术之一,具有低成本、低能耗和易于部署等特点.通过给电磁单元上的可调元件施加控制信号,可以实现对入射信号的幅度、相位、极化等调控,从而构造智能化的通信环境,为终端高能效无线通信提供了契机.本文首先基于无人机通信技术发展现状,阐明了将RIS技术引入无人机通信系统的必要性;然后,分析了RIS使能无人机高能效通信信道的传输机理,归纳了信道建模关键技术;最后针对RIS使能无人机高能效通信信道建模,总结和展望了未来的技术挑战与研究方向.

关键词：第六代移动通信智能超表面技术高能效通信无人机通信信道传输机理

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基于单天线多载波的轻量化感知技术研究

电子学报 2024年第10期52卷 3409-3423页

作者：姜禹王佳东胡爱群丁璠东南大学网络空间安全学院江苏南京210096 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京210096 江苏省计算机网络技术重点实验室江苏南京210096 中国移动通信国家重点实验室江苏南京210096 东南大学移动信息通信与安全前沿科学中心江苏南京210096 东南大学交通学院江苏南京210096

现有的WiFi感知方法对数据的采集量及接收器的硬件资源需求较高,同时海量的数据处理也会消耗大量软硬件资源.基于模型的WiFi感知方法通过建立动作模式与信号变化之间的数学模型,一定程度上降低了对数据量的依赖,但是主流方案仍然需要多... 详细信息

现有的WiFi感知方法对数据的采集量及接收器的硬件资源需求较高,同时海量的数据处理也会消耗大量软硬件资源.基于模型的WiFi感知方法通过建立动作模式与信号变化之间的数学模型,一定程度上降低了对数据量的依赖,但是主流方案仍然需要多个接收天线或者天线阵列.本文提出一种使用单天线接收器的感知方案,利用不同子载波的信道状态信息的比值消除硬件及噪声干扰,并提出基于方差和极差的子载波组合选择算法,筛选出优质的子载波组合得到动作特征.进一步提出基于菲涅尔区理论的高可用特征生成算法,巧妙地结合反射路径变化与信道状态信息(Channel State Information,CSI)动态相位旋转之间的关系,通过在复平面上的数据拟合与相位对齐获得高可用特征.理论分析和实验结果表明,本文提出的单天线方案完全符合菲涅尔区理论,同时,可以有效提升不同动作在不同场景下的识别效果.对于七种不同的动作,本文方案的总体识别准确率保持在95%左右,CSI选择和特征强化获得了约2%的准确率提升.

关键词：信道状态信息非接触感知 CSI比率子载波选择特征提取

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6G天地一体化信息网络内生安全技术

天地一体化信息网络 2023年第2期4卷 2-12页

作者：季新生黄开枝邬江兴陈亚军游伟国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111

6G天地一体化信息网络面临因网络高度暴露、节点高速运动、计算资源受限等特点带来的安全挑战,且新架构、新应用、新技术也将引入新的安全问题,亟须提出普适性安全理论,一体化解决其功能安全及网络安全问题。为此,首先阐述网络空间内生... 详细信息

6G天地一体化信息网络面临因网络高度暴露、节点高速运动、计算资源受限等特点带来的安全挑战,且新架构、新应用、新技术也将引入新的安全问题,亟须提出普适性安全理论,一体化解决其功能安全及网络安全问题。为此,首先阐述网络空间内生安全主要理论基础,提出6G天地一体化信息网络内生安全架构;然后,在网络空间内生安全理论的指导下,从星载系统、6G地面移动网、星地链路探讨相关安全理论与技术构想;最后,从安全认证、高安全通信加密等方面分析天地一体化信息网络通信/安全一体化的认证加密机制,及传统安全与内生安全技术的交叉融合。

关键词： 6G 天地一体化信息网络网络空间内生安全 DHR构造通信/安全一体化

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基于可重构智能表面的6G通信技术

信号处理 2022年第8期38卷 1555-1567页

作者：姚嘉铖许威黄永明肖华华鲁照华东南大学移动通信国家重点实验室、移动信息通信与安全前沿科学中心江苏南京210096 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111 移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室广东深圳518057 中兴通讯股份有限公司广东深圳518057

可重构智能表面技术是面向下一代6G无线通信网络的关键技术之一。通过在天线阵列上集成大量无源反射超材料的天线元件,可重构智能表面能动态调整入射信号相位,重构信号的传播环境,实现人工可控的无线电磁环境。然而,可重构智能表面的引... 详细信息

可重构智能表面技术是面向下一代6G无线通信网络的关键技术之一。通过在天线阵列上集成大量无源反射超材料的天线元件,可重构智能表面能动态调整入射信号相位,重构信号的传播环境,实现人工可控的无线电磁环境。然而,可重构智能表面的引入也使无线通信系统的设计变得复杂,传统技术面临诸多新挑战。针对可重构智能表面的特性与6G新应用场景,需要创新设计新的传输技术,充分发挥可重构智能表面的优势。本文基于可重构智能表面6G通信技术,首先对其基本技术原理与常见应用场景展开介绍。接着,从信道建模与信道估计、混合波束赋形,以及与基于人工智能的融合设计三个方面阐述技术的研究现状,探讨了当前面临的技术瓶颈。最后,对该技术的未来发展进行了展望。

关键词：可重构智能表面 6G移动通信人工智能

零中频数字通信发射机的射频指纹时域基带建模

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太赫兹科学与电子信息学报 2021年第4期19卷 603-616,622页

作者：俞佳宝李古月胡爱群网络通信与安全紫金山实验室前沿交叉科学研究中心江苏南京211111 东南大学网络空间安全学院江苏南京210096 东南大学信息科学与工程学院江苏南京210096

射频指纹(RFF)来源于发射机电路设计的差异和生产过程中硬件电路的制造容差,是一种新兴的设备身份识别和认证技术。对射频指纹产生机理进行建模是深入研究射频指纹技术的基础。本文根据一种通用的零中频数字通信发射机结构分析了各环节... 详细信息

射频指纹(RFF)来源于发射机电路设计的差异和生产过程中硬件电路的制造容差,是一种新兴的设备身份识别和认证技术。对射频指纹产生机理进行建模是深入研究射频指纹技术的基础。本文根据一种通用的零中频数字通信发射机结构分析了各环节对射频指纹的影响,并建立了对应的射频指纹时域基带模型。此外,归纳总结了一系列通信标准的若干重要时域参数的容差,并着重研究了LTE标准下,正交相移键控(QPSK)和十六进制正交振幅调制(16-QAM)两种典型调制方式的最大均方根误差向量幅度(RMSEVM)。最后,通过理论推导和Matlab仿真给出了直流偏置、同相/正交(I/Q)增益不平衡、I/Q正交偏移误差、I/Q滤波器偏差、振荡器相噪和功放非线性参数的上下界,并分析了各种射频指纹参数临界情形下星座图的变化,为射频指纹提取和识别技术的研究提供了合理的参数指导。

关键词：物理层安全射频指纹时域建模误差向量幅度零中频

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新型算力网络架构设计与探讨

信息通信技术与政策 2022年第11期48卷 18-23页

作者：贾庆民郭凯周晓茂彭开来谢人超黄韬网络通信与安全紫金山实验室未来网络研究中心南京211111 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876

算力网络作为云网融合的新范式,已经得到了业界的广泛关注。随着确定性网络、云原生、人工智能等前沿网络技术的发展,算力网络的发展也呈现出新的趋势特点,迫切需要设计新型算力网络架构,以满足新业务发展的需求。从资源、时延、智能三... 详细信息

算力网络作为云网融合的新范式,已经得到了业界的广泛关注。随着确定性网络、云原生、人工智能等前沿网络技术的发展,算力网络的发展也呈现出新的趋势特点,迫切需要设计新型算力网络架构,以满足新业务发展的需求。从资源、时延、智能三个维度出发,阐述了算网云原生、算网确定性、算网自智化的发展趋势,设计了新型算力网络架构,并对相关技术和挑战问题进行了分析探讨。

关键词：算网确定性算网云原生算网自智化算网新趋势算网融合

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基于语义通信的协同感知系统

移动通信 2024年第7期48卷 95-100页

作者：孙雨馨陆茗轶刘彦迪黄欣宜盛玉成韩瑜梁乐东南大学移动通信国家重点实验室移动信息通信与安全前沿科学中心江苏南京210096 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111

相较于单车感知,协同感知具有更广的感知范围,在自动驾驶进行3D目标检测中发挥着越来越重要的作用。通过V2V通信技术,网联自动驾驶车辆可以共享它们的传感信息(LiDAR点云)以实现协同感知。采用重要性图来提取重要语义信息,并提出了一种... 详细信息

相较于单车感知,协同感知具有更广的感知范围,在自动驾驶进行3D目标检测中发挥着越来越重要的作用。通过V2V通信技术,网联自动驾驶车辆可以共享它们的传感信息(LiDAR点云)以实现协同感知。采用重要性图来提取重要语义信息,并提出了一种具有中间融合功能的创新的协同感知语义通信方案。同时,所提出的架构可以扩展到具有挑战性的时变多径衰落信道。为了减轻时变多径衰落引起的失真,采用了结合信道估计和信道均衡的显式正交频分复用模块。仿真结果表明,所提出的模型在各种信道模型上都优于传统的信源信道分离编码。此外,鲁棒性研究表明,对于协同感知,只有部分语义信息至关重要。尽管所提模型仅在一个特定信道上进行了训练,但它能学习到对各种信道模型都具有鲁棒性的语义信息的编码表示,展示了其通用性和鲁棒性。

关键词：协同感知 V2V通信语义通信机器学习时变多径衰落