无线传感器网络中的源位置隐私保护研究

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无线传感器网络是当前最受关注的研究热点之一,其中涉及计算机、通信、网络、嵌入式系统、低功耗等众多前沿技术。无线传感器网络具有低成本、高效益、自组织、分布式和以数据为中心等特点,在许多领域内都具有广阔的应用前景。但是,由于工作区域开放的原因又使得无线传感器网络容易受到外界的恶意攻击,而节点能量有限的特性让网络的安全问题更加突出。所以隐私保护已经成为制约着无线传感器网络推广的关键问题之一。其中,源节点的位置信息在网络的隐私保护中有着非常重要的意义。特别当无线传感器网络应用于重要资源监测时,数据源节点作为网络中的关键节点,如果缺少对它的位置隐私保护会给被监测的目标带来巨大安全隐患。  本文首先对无线传感器网络的结构、特点和应用领域进行阐述,了解了网络应对不同攻击的安全技术。然后总结了源位置隐私保护的研究现状,对目前的源节点位置攻击模型和典型的保护协议进行分类,分析其中存在的优缺点,明确了本文的研究方向。在研究应对具有一定视野范围的攻击者时,本文提出了一种基于门限距离的源位置隐私保护路由协议。通过设定节点间的距离门限值,将邻居节点分为近节点和远节点。一方面,在幻影路由的两个阶段选择不同的节点作为转发候选节点,使得幻影节点的位置满足了随机性和远离源节点的要求;另一方面,省去了过去协议的洪泛方式,通过限制幻影节点与sink节点间的距离,有效地避免了“失效路径”的同时降低了协议的能耗,从而更好地保证了网络节点的安全。最后,本文提出基于最小能耗路由的源节点位置隐私保护协议。与以往的协议不同,最小能耗路由具有简单化和最优化等特点。网络中的节点无需保存路由信息,直接通过剩余能耗选择转发节点。本文为了提高隐私保护效率,在最小能耗的基础上加入额外的能耗,并引入了定向随机步和避开源节点可视区的保护策略。这样,协议可以用较小的能耗使传输路由达到随机性、远离源节点和避免失效路径等隐私保护要求,进一步提高了网络的保护效率。
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