随着无线通信技术的发展与广泛应用,有限的频谱和低效静态的频谱分配使用政策导致频谱资源匮乏。认知无线电在软件无线电的基础上,通过对无线环境的感知预测寻找空闲的频谱资源,在不影响原有网络中授权用户正常工作的前提下,通过调整自身工作参数实现动态的频谱接入。认知无线电网络是认知无线电的网络化,其本质是将认知特性纳入到无线通信网络的整体中去研究。认知无线电网络的出现为频谱资源的高效利用、异构网络多种标准的并存、泛在接入与服务、网络的自主管理等问题的解决提供了一种新的思路、方法与途径。当前针对认知无线电网络的主要研究工作集中在频谱感知、接入及频谱资源管理等方面。由于无线电开放的通信特征以及在感知、接入过程中的动态性,如何进行安全的频谱感知、接入,防范攻击成为其中重要的前瞻性研究内容。本文从认知无线电的基本特征出发,包括感知能力、自适应性、推理及学习能力等,从攻击者的角度系统的剖析每种特征可能存在的安全隐患及攻击所产生的影响。在分析了认知无线电网络固有可靠性的基础上,针对感知过程中两种典型的感知信息操纵攻击进行深入研究,包括主用户仿冒攻击以及合作感知过程中的虚假感知信息攻击。频谱感知是认知无线电网络有效工作的基础,现有研究集中在如何提高频谱检测的效率,对于如何保证在不可信的网络环境中实现安全可靠的频谱感知还没有理想的解决方案。仿冒主用户攻击是频谱感知过程中一种典型的攻击方式,对网络性能存在较大影响。本文提出一种基于能量指纹匹配的仿冒攻击检测方案。次用户在合作感知过程中将不同位置检测到的主用户能量集合定义为能量指纹,并将其作为主用户的身份标识。通过匹配各个信道内的能量指纹,分析不同主用户对频谱资源的使用特点,可以完成对仿冒节点的检测。相对于已有的检测方案,该算法不需要次用户事先掌握主用户的相关信息(如物理位置,信号调制方式等)。在保持误检概率较低的前提下,可以有效地检测仿冒攻击行为,提高频谱感知的准确率。为实现认知无线电网络安全的频谱合作感知过程,抑制虚假感知信息攻击,本文提出了一种基于信任模型的合作感知方案。首先建立起认知节点的行为评估模型,分析合作感知过程中每个节点的行为特征,以此发现并标识潜在的攻击节点。在此基础上,通过控制系统中的PID信任模型设置各个节点的信任值。该模型可以将节点的恶意行为快速地反映在信任值上,并且避免了由于正常节点偶然因素引起的误判。最后,本文在现有数据融合技术的基础上,提出一种加权Bayesian检测。理论分析以及模拟测试表明,该算法可以显著提高虚假感知信息攻击下认知节点合作感知的准确率。研究成果对于认知无线电网络的安全性与可生存性设计提供了重要依据,最终对认知无线电网络理论和应用产生重要的推动作用。