基于节点距离和假源的WSNs源位置隐私保护算法研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:R_Edge
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作为物联网的重要组成部分之一,无线传感器网络被广泛应用于国防军事、环境监测、医疗卫生、灾害预警、野生动物保护等各个领域中。无线传感器网络由大量的价格低廉且布置成本低和具备感知能力的传感器节点组成。传感器节点在分布式的网络中通过无线通信技术进行相互连接,使无线传感器网络具有实时性,能够让人们在任何时间、任何地点和任何环境下都能够获得大量真实可靠的信息。在目标监测型无线传感器网络中,源节点被认为是同被监测目标距离最近的传感器节点,源节点的位置暴露将严重威胁到被监测对象的安全,因此,源节点的物理位置隐私保护成了一个值得研究的问题。本文在分析现有的无线传感器网络隐私保护算法的基础上,针对现有的无线传感器网络中源位置隐私保护算法存在的问题,提出基于节点距离的无线传感器网络源位置隐私保护算法和基于假源的无线传感器网络源位置隐私保护算法。针对幻影路由方案中的幻影源节点易于分布在真实源节点附近,局部攻击者通过逐跳回溯的攻击方式很容易追踪到真实源节点,导致网络安全周期降低,不能有效保护源节点的位置隐私问题,提出一种基于节点距离的无线传感器网络源位置隐私保护算法。该算法在设定范围内随机选择过渡节点,计算过渡节点与上一跳节点的距离和两节点所在直线的方程。在直线上以过渡节点为起始点,选定过渡节点与上一跳节点间距离的K倍处的坐标为预期幻影源节点坐标,为选择幻影源节点方向提供依据。理论分析表明,该算法所选择的幻影源节点不仅远离真实源节点而且地理位置多样性。仿真实验结果表明,该算法在通信开销增加不多的情况下,显著提高了传感器网络的安全周期,有效地保护了源位置隐私。针对无线传感器网络中局部攻击者通过逐跳回溯的方式容易追踪到真实源节点,导致真实源节点可能暴露以及基于洪泛的源位置隐私保护算法通信开销较大等问题,提出基于假源的无线传感器网络源位置隐私保护算法。该算法利用邻居节点间的信息关系确定数据包转发的最短路径。在最短路径上选出中间节点和感应节点以及假源节点。借助传感器节点的感知能力,当感应节点感知到网络中有非认证攻击者存在时,感应节点向离它最近的上游中间节点发送通知消息,收到消息的中间节点进行h跳有限洪泛并选出假源节点,假源节点向中间节点发送虚假消息。仿真实验结果表明,该算法可以有效的阻止攻击者逐跳回溯攻击,并诱导攻击者偏离真实路径,令攻击者难以回到数据包传输的真实路径上,进而提高网络的安全周期,增加源位置隐私保护能力。
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