一种无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法

本发明属于隐蔽通信，具体涉及一种无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法。

背景技术：

1、无线通信的发展伴随着众多技术的更新越来越快。尤其在近十年中，以第五代与第六代移动通信技术(5g、6g)为代表的无线通信迎来了传输速率的飞快提升。由于无线通信的广播性，无线网络中的任意节点都能充当监视者/窃听者，为此学者们研究了许多方法来保护通信安全，包括传统的依赖于密钥的加密方式，以及从保密容量和信道特性两个方面展开物理层安全技术(physical-layer security，pls)。

2、但这些信息保密方案都不能称得上绝对安全，因为它们依然将发送者的消息包含在信号中，因此窃听者/监视者始终拥有解密的机会，对此，隐蔽通信的研究应运而生。隐蔽通信，又被称为低概率检测(low probability of detection，lpd)，广义上旨在尽可能地提高监视者判断是否有消息发送的错误概率。

3、在实现隐蔽通信的方法中，利用人工干扰来干扰监视者的信号检测是关键手段。sobers等人研究了在awgn和块状衰落信道下合作干扰对隐蔽性能的影响。li等人探索了在awgn信道上利用无知干扰者进行隐蔽通信，并证明了在平均隐蔽性约束下最优方案是截断通道反转。du等人考虑了干扰者辅助的无人机隐蔽通信系统，并通过优化发送和干扰功率最大化用户的隐蔽速率。jiang等人研究了利用功率信标提供干扰信号，旨在d2d下行蜂窝网络中最大化隐蔽吞吐量。尽管现有的隐蔽通信研究取得了重大进展，但它主要集中在链路级通信场景，即点对点信道或两跳中继系统。当通信场景扩展到大型无线网络规模时，建立端到端(e2e)路由，实现数据从源到目的的多跳转发是不可忽视的研发需求。

4、然而，在无线多跳网络中实现端到端隐蔽通信的路由方案设计方面的探索有限。此外，在利用第三方设备(即干扰者)产生人为干扰以提高隐蔽通信性能时，现有研究通常假设这些干扰者的自愿合作，而忽略了它们需要消耗自身电力资源的事实。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，适用于多监视者的无线多跳网络，所述多监视者的无线多跳网络包括多个合法节点、多个监视者和多个干扰者，其中，所述干扰者与所述监视者的数量一致且一一对应；所述方法包括：

2、步骤1：根据所述多监视者的无线多跳网络的系统模型，随机选取从源节点到目的节点的任一路由，确定所述路由传输消息的隐蔽性能函数；

3、步骤2：根据所述路由传输消息的隐蔽性能函数，基于激励机制建立所述网络中的发送源和干扰者之间的stackelberg博弈模型，所述stackelberg博弈模型包括第一阶段的ce博弈和第二阶段的jc博弈；

4、步骤3：对所述jc博弈进行求解，得到所述干扰者的干扰策略，所述干扰策略包括所有干扰者的干扰功率，所述干扰功率表示为关于所述发送源的源奖励的函数，将所述干扰策略反馈至所述ce博弈，求解得到所述发送源的最优源奖励；

5、步骤4：根据所述最优源奖励和所述干扰策略，得到所述干扰者的最优干扰功率；

6、步骤5：建立隐蔽通信的路由选择问题模型，利用所述发送源的最优源奖励和所述干扰者的最优干扰功率，将所述隐蔽通信的路由选择问题模型转换为最短加权寻径问题模型；

7、步骤6：求解所述最短加权寻径问题模型，得到所述源节点到所述目的节点的最优路由，根据所述最优路由确定所述源节点到所述目的节点在无线多跳网络中的隐蔽通信路由方案。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

9、本发明的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，设计了一种激励机制，通过从发送源给予奖励来激励自利干扰者主动提供人工干扰以保护通信的隐蔽性，构建了一个基于两阶段stackelberg(斯塔克伯格)博弈模型，通过分析和计算博弈中的发送源和干扰者之间的策略互动，采用逆向归纳的方式追踪博弈的唯一斯塔克伯格均衡，从而确定了干扰源奖励和干扰功率的最优配置，利用激励机制将面向隐蔽通信的路由问题转化为最短加权寻路问题，并利用dijkstra算法有效地识别出最优路由。

技术特征：

1.一种无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，适用于多监视者的无线多跳网络，所述多监视者的无线多跳网络包括多个合法节点、多个监视者和多个干扰者，其中，所述干扰者与所述监视者的数量一致且一一对应；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述路由传输消息的隐蔽性能函数，表示为：

3.根据权利要求1所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述步骤2包括：

4.根据权利要求1所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述步骤3包括：

5.根据权利要求4所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述步骤4包括：将所述最优源奖励代入所述干扰者的干扰策略的表达式中计算得到所述干扰者的最优干扰功率。

6.根据权利要求4所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述步骤5包括：

7.根据权利要求4所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述步骤6包括：

8.根据权利要求1所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，在得到所述源节点到所述目的节点在无线多跳网络中的隐蔽通信路由方案之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述社会福利最大化问题模型，表示为：

10.根据权利要求9所述的无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，其特征在于，所述步骤8包括：

技术总结本发明涉及一种无线多跳网络中的隐蔽通信路由方法，设计了一种激励机制，通过从发送源给予奖励来激励自利干扰者主动提供人工干扰以保护通信的隐蔽性，构建了一个基于两阶段Stackelberg(斯塔克伯格)博弈模型，通过分析和计算博弈中的发送源和干扰者之间的策略互动，采用逆向归纳的方式追踪博弈的唯一斯塔克伯格均衡，从而确定了干扰源奖励和干扰功率的最优配置，利用激励机制将面向隐蔽通信的路由问题转化为最短加权寻路问题，有效地识别出最优路由。技术研发人员：徐扬,谢盟,刘佳,沈玉龙受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29