基于通联关系的通信网络拓扑发现方法
信息技术与网络安全 2期
朱 瑾，俞 璐，姚昌华，邓 祥
(陆军工程大学，江苏 南京210000)
摘要：摘 要： 现有的网络拓扑推断方法，通常需要破解通信信号内容，不但成本高，适应性也较差。针对此问题，提出不破解信号内容，仅通过频谱信号物理特征和统计规律来挖掘通信目标间的通联关系，从而分析并构建网络拓扑结构。基于周期、功率、信号起始时间等特征，利用聚类算法挖掘目标区域内的通联关系。此外，对频谱数据集进行划分，依次分析每个子集的通联关系，结合子集的质心位置，推断通信网络拓扑。最后，将所有子集对应的网络拓扑结构合并得到整个频谱数据集的通信网络拓扑。
中国分类号： TN924
文献标识码：A
DOI：10.19358/j.issn.2096-5133.2022.02.011
引用格式： 朱瑾，俞璐，姚昌华，等. 基于通联关系的通信网络拓扑发现方法[J].信息技术与网络安全，2022，41(2)：66-72.
文献标识码：A
DOI：10.19358/j.issn.2096-5133.2022.02.011
引用格式： 朱瑾，俞璐，姚昌华，等. 基于通联关系的通信网络拓扑发现方法[J].信息技术与网络安全，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
随着无线通信的快速发展，电磁频谱资源越来越稀缺，加强频谱信号的管理、提高电磁频谱利用率越来越迫切。目前，对海量频谱监测数据的挖掘主要包括特征提取、分类等方面，对通联关系、网络拓扑等隐藏信息的挖掘不太深入。
由于信息的持续交互，不同的通信目标之间产生了一定的关系，这种关系反映出通信目标之间的通联关系。通过对通信目标的周期、功率、时间等特征的分析和研究，可以挖掘出通信目标之间的通联关系，从而推测出网络拓扑中边的相关信息。此外，结合通信开始时间、通信时长、通信顺序等特征即可推测出通信网络拓扑。
在已有研究中，文献[1]深入研究频谱信号的物理特征和这些特征的统计规律，通过聚类算法分析通信目标间的通联关系。文献[2]根据功率、方向、监测时间等特征，将通信目标与通联关系相匹配，从而分析构建出通信网络拓扑。文献[3]根据频谱监测数据所呈现的信号特征，利用统计分析，得到无线通信网络中的通信行为，进而发现通联关系，在此基础上，结合自由空间中的路径损耗模型对通信网络节点进行定位，从而推测出目标区域内的通信网络拓扑。
通过阅读分析公开文献发现，当下对拓扑结构的研究较多，但是其中大多是通过定位网络节点来构建网络拓扑结构，该方法需要分析通信目标间的通信内容，不但成本较高，适应能力也较差[4]。针对这个问题，文献[2]将通信目标与通联关系相匹配，从而构建通信网络，该方法为本文的通信网络拓扑发现提供了全新的思路。本文基于已有研究，提出在挖掘出的通联关系的基础上推断并构建通信网络拓扑。
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作者信息：
朱 瑾，俞 璐，姚昌华，邓 祥
(陆军工程大学，江苏 南京210000)
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