一种基于端口信道化和稀疏码多址接入的端信息跳扩混合系统

本发明涉及基于端口信道化和稀疏码多址接入的端信息跳扩混合系统，针对目前两种端信息跳扩混合系统中跳变速率较低而且端口利用率低的问题，以及端信息跳扩系统中接入用户数量少的问题。提出将端口信道化，并通过对于码本的设计和动态切换的机制，提高了系统的通信速率和接入的用户数量并提高了系统的安全性。

背景技术：

1、随着网络的发展普及，现在中国互联网普及率为75.6％，网民数量达到10.67亿。然而，计算机网络的发展是把双刃剑，在互联网为人们带来便利的同时，互联网信息的不安全性同样导致日常生活中的网络安全事件频发，在2022年的第二季度里，平均全球每个机构每周遭受的攻击次数最高到达1200次。目前的网络攻击日益频繁，而且造成的后果也越来越严重，加强网络防御的要求越来越明显。

2、端信息跳扩混合技术是将端信息跳变技术和端信息两种技术结合，端信息跳变技术端信息跳变技术是借鉴了军事对抗中的跳频通信，在端到端的数据传输中，通信双方或一方按照协定伪随机地改变端口、ip地址、时隙、协议等端信息，实现主动网络防御。端信息扩展是借鉴扩频技术的思想，将单条的认证信息拆分为多条的端信息，达到对于认证信息的高隐蔽性。后续进一步提出了端信息跳扩混合主动网络防御技术，将端信息跳变策略与同步策略分离，通过端信息扩展机制实现跳变通信双方的同步认证，解决了高隐蔽性要求下的高速跳变同步问题。

3、scma(稀疏码多址接入)技术是基于lds(低密度扩频序列)演进出来的一种多用户接入技术，通过在码域采用非正交接入技术，实现接入用户数量大于子信道数量的过载传输，极大的提高了频谱的利用率。在经典的六个用户四个资源块的模型中，资源块的过载率可以达到150％。在scma系统中调制和编码是合并在一起的，通过预先生成的码本，将输入的比特直接映射成码本中的码字，相当于调制和编码同时完成。每个接入的用户拥有自己专用的码本，码本的生成根据用户数。码本常用的生成方式有两种：对整个星座图进行子集分割和由基础的星座点旋转生成多维星座图。在通信中，通常是获取到星座点之间的欧式距离最大的星座图作为码本，因为这样的可以获得较好的码本增益。

技术实现思路

1、(1)码本的生成

2、在通信领域中，码本的设计通常是增大各星座点之间的欧氏距离获得较高的码本增益来提高信噪比，而在计算机中不用考虑信噪比的问题。但是相应的，怎么提高信噪比的问题转换为怎么提高系统通信的安全性。在本发明中，码本设计采用是随机生成的策略。首先确认此通信组所拥有的资源块数量m。然后将坐标系按角度均分为m份。再根据每个用户分到的范围和1500＜ρ＜60000，采用均匀分布的方式随机生成整数，这样每个用户获得了自己星座点的极角θ和极径ρ；为了保证安全性，在生成后核实是否出现相同星座点，如果相同就重新生成；

3、(2)通信组的调度机制

4、为了提高系统的安全性，采用动态调度的方法，进行码本的分配。首先服务器根据等待队列中的用户数生成多个通信组，如果没有就只生成一个6-4(六个用户、四个资源块)的通信组，再对队列中的用户开始动态调度。

5、以每个用户的身份识别码和分配到的信道端口号作为判断差异性的元素，因为不同码本的映射矩阵是不同的，所以生成的身份识别码位数和数字是不同的，所以首先是统一识别码的位数，采用最大码本生成身份识别码的位数作为最大位数，位数不足的在后面补零。

6、将旧的身份识别码和新的取差的平方，假设身份识别码有四位a1，a2，a3，a4，新生成的身份识别码a′1，a′2，a′3，a′4，则然后将新旧信道的端口数相减获取之差p，再将p/60000，两者相加和预先设置好的阈值对比，大于阈值就以此将用户调度到新的通信组分配新的码本。

7、(3)端口信道化

8、scma是通过提高对于资源块的利用率来增加接入用户的数量，所以首先要确定一个发送方发送到接收方所占据的端口范围来，即一个资源块占据了多少的端口。划分不同的端口并将他们合并，形成一个虚拟信道。这样就可以将整个系统看做离散信道，发送方发送离散信号，接收方受到的也是离散信号。然而离散信道中是没有最小带宽的说法，所以无法通过公式等方式直接求出，但是在通信中常常是用连续信号传递然后再采样获得离散信号。这样离散信道用到的资源块就是传输的离散信号所借助的连续信号，我们就得到了离散信号的最小信道，承接的传输频率之差，换到计算机网络中就是端口之差。而且因为码本的不同每个通信组内的接入用户的资源块大小是不同的，所以在不加入任何映射关系，只是信息的传递时，单独一个用户的信息块大小是i，i是指这个用户发送的信息直接映射到端口范围之差。然后信息经过码本的加密映射后，使目的端口投射到新的范围，所以公式可写为

9、m＝i*h

10、然而这个范围比较大，为了提高对目的端口的利用率。所以需要映射函数将其映射到一个相对集中的位置，这就有了映射的范围f.

11、m＝i*h*f+a

12、a是空白端口，要与其他通信组形成隔离。

技术特征：

1.一种基于端口信道化和稀疏码多址接入的端信息跳扩混合系统，其特征在于包含以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种基于端口信道化和稀疏码多址接入的端信息跳扩混合系统，针对目前端信息跳扩混合系统和端信息完全跳扩混合系统中跳变速率较低而且端口利用率低的问题，以及端信息跳扩系统中接入用户数量少的问题。提出将端口信道化，通过对于码本的设计和动态切换的机制，提高了系统的通信速率和接入的用户并提高了系统的安全性。

技术研发人员：石乐义,张祚铭,高璐涵,王宝通,杨启航,赵雨晨,张浩宇
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15