基于通聯關系的通信網絡拓撲發現方法
信息技術與網絡安全 2期
朱 瑾，俞 璐，姚昌華，鄧 祥
(陸軍工程大學，江蘇 南京210000)
摘要： 摘 要： 現有的網絡拓撲推斷方法，通常需要破解通信信號內容，不但成本高，適應性也較差。針對此問題，提出不破解信號內容，僅通過頻譜信號物理特征和統計規律來挖掘通信目標間的通聯關系，從而分析并構建網絡拓撲結構。基于周期、功率、信號起始時間等特征，利用聚類算法挖掘目標區域內的通聯關系。此外，對頻譜數據集進行劃分，依次分析每個子集的通聯關系，結合子集的質心位置，推斷通信網絡拓撲。最后，將所有子集對應的網絡拓撲結構合并得到整個頻譜數據集的通信網絡拓撲。
中國分類號： TN924
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.02.011
引用格式： 朱瑾，俞璐，姚昌華，等. 基于通聯關系的通信網絡拓撲發現方法[J].信息技術與網絡安全，2022，41(2)：66-72.
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.02.011
引用格式： 朱瑾，俞璐，姚昌華，等. 基于通聯關系的通信網絡拓撲發現方法[J].信息技術與網絡安全，2022，41(2)：66-72.
Communication network topology discovery method based on connection relation
Zhu Jin，Yu Lu，Yao Changhua，Deng Xiang
(Army Engineering University of PLA，Nanjing 210000，China)
Abstract： The existing network topology inference methods usually need to decrypt the communication signal content, which not only has high cost, but also has poor adaptability. Aiming at this problem，this paper proposed that without cracking the signal content, the link relationship between communication targets can also be mined through the physical characteristics and statistical rules of spectrum signals, so as to analyze and construct the network topology. Based on the characteristics of period, power and signal start time, the clustering algorithm is used to mine the connection relation in the target area. In addition, the spectrum data set is divided, the connection relation of each subset is analyzed in turn, and the communication network topology is deduced by combining the centroid position of the subset. Finally, the network topology corresponding to all subsets is combined to obtain the communication network topology of the whole spectrum data set.
Key words : frequency hopping signal；clustering；link discovery；network topology discovery
0 引言
隨著無線通信的快速發展，電磁頻譜資源越來越稀缺，加強頻譜信號的管理、提高電磁頻譜利用率越來越迫切。目前，對海量頻譜監測數據的挖掘主要包括特征提取、分類等方面，對通聯關系、網絡拓撲等隱藏信息的挖掘不太深入。
由于信息的持續交互，不同的通信目標之間產生了一定的關系，這種關系反映出通信目標之間的通聯關系。通過對通信目標的周期、功率、時間等特征的分析和研究，可以挖掘出通信目標之間的通聯關系，從而推測出網絡拓撲中邊的相關信息。此外，結合通信開始時間、通信時長、通信順序等特征即可推測出通信網絡拓撲。
在已有研究中，文獻[1]深入研究頻譜信號的物理特征和這些特征的統計規律，通過聚類算法分析通信目標間的通聯關系。文獻[2]根據功率、方向、監測時間等特征，將通信目標與通聯關系相匹配，從而分析構建出通信網絡拓撲。文獻[3]根據頻譜監測數據所呈現的信號特征，利用統計分析，得到無線通信網絡中的通信行為，進而發現通聯關系，在此基礎上，結合自由空間中的路徑損耗模型對通信網絡節點進行定位，從而推測出目標區域內的通信網絡拓撲。
通過閱讀分析公開文獻發現，當下對拓撲結構的研究較多，但是其中大多是通過定位網絡節點來構建網絡拓撲結構，該方法需要分析通信目標間的通信內容，不但成本較高，適應能力也較差[4]。針對這個問題，文獻[2]將通信目標與通聯關系相匹配，從而構建通信網絡，該方法為本文的通信網絡拓撲發現提供了全新的思路。本文基于已有研究，提出在挖掘出的通聯關系的基礎上推斷并構建通信網絡拓撲。
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作者信息：
朱 瑾，俞 璐，姚昌華，鄧 祥
(陸軍工程大學，江蘇 南京210000)
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