[发明专利]能使无线传感器网络源位置安全的多分支路由设计方法

说明书

本发明公开了能使无线传感器网络源位置安全的多分支路由设计方法，其特征是，包括如下步骤：1）定义网络模型：2）多分支路由设计。这种方法具有自动组网的特点，适合于具有重点保护对象的监测通信系统使用，可广泛应用于无线监控系统中，能保证被监测的对象及通信系统网络的安全性和可靠性，具有实用性。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络安全通信领域，主要应用于目标追踪、生物医疗、野生动物监测等无线传感器网络涉及保护监测对象安全通信的应用场合，具体是一种能使无线传感器网络源位置安全的多分支路由设计方法。

背景技术

无线传感器网络作为IoT(Internet of Things)应用的主要组成部分，广泛应用于目标跟踪、智慧医疗、野生动物监测、智慧农业等领域。在事件监测型或目标跟踪型应用中，例如野生动物监测系统，无线网络通常由一系列监测节点组成。节点感知到监测对象后，将收集的数据通过多跳的方式发送到基站。监测对象附近的感知节点称为源节点，其物理位置为源位置，源位置通常与监测对象的身份信息等密切相关，由于无线传感器网络所使用的无线通信介质很容易被攻击者监听、拦截或修改，同时，无线传感器网络中节点能量通常有限且不易补充，若使用通信代价高且计算复杂的技术来实现具有隐私安全的通信方法不太现实。

局部攻击者主要通过逐跳回溯的方式获取数据源位置信息，抵御逐跳回溯攻击可以将源节点处的信息以随机游走的形式发送到其他节点，形成幻影源，然后再发送到基站。或者在网络中生成若干个虚拟源节点并产生虚假数据流量，真实数据嵌入到虚假流量中，使得攻击者无法区分。Chen等人提出了BT算法，该算法的主要思想是创建虚拟源节点向网络中注入虚假数据包，虚假数据包的转发路径与源节点到基站之间真实数据包转发路径构成树型拓扑结构，当攻击者通过逐跳回溯数据包来追踪源节点时，转发虚假数据包的分支路径将使对手偏离真实的传递路径，保护源位置安全，虚假分支越多，对源节点的保护越好，但同时网络中的能量消耗也越多，网络能耗不均衡会出现热点区域，即数据流量负载较重的区域，Liu等人指出当网络中出现死亡节点(能量耗尽节点)时，非热点区域的节点能量大约有90％的能量剩余，网络中节点的能耗不均衡，重复使用相同路径或节点导致热点现象，将降低网络生命期。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种能使无线传感器网络源位置安全的多分支路由设计方法。这种方法具有自动组网的特点，适合于具有重点保护对象的监测通信系统使用，可广泛应用于无线监控系统中，能保证被监测的对象及通信系统网络的安全性和可靠性，具有实用性。

实现本发明目的的技术方案是：

一种能使无线传感器网络源位置安全的多分支路由设计方法，包括如下步骤：

1)定义网络模型：所述网络模型为无线传感器网络，由一个基站节点即BS 节点和N个传感器节点组成，传感器节点监测到被监测对象时收集相关数据并发送给基站BS节点，该传感器节点称为源节点SN，假设网络中只有一个节点为源节点，当一段时间内无法监测到被监测对象时，源节点停止发送数据包，所述网络模型满足以下条件：

1-1)网络中的传感器节点均匀分布，传感器节点同构即传感器节点都是相同配置，每个传感器节点的计算、存储和能耗资源相同；

1-2)数据包加密，攻击者无破译数据包和分辨出数据包的真假；

1-3)BS节点发起深度配置信息，即传感器节点距BS节点的跳数即hop，网络中的传感器节点接收到信息记录自身hop值，将信息包中的hop值增加1后重新广播直到扩散全网；

1-4)网络中的传感器节点可以获得邻居传感器节点到BS节点的hop值、邻居传感器节点的身份标识ID、邻居传感器节点的剩余能量、邻居传感器节点位置信息；

1-5)基站有足够的能力抵抗攻击，攻击者根据发送数据的时间相关性和传感器节点间的流量分析，追踪到源节点；

所述网络模型的攻击者满足以下条件：