[发明专利]一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法

说明书

本发明公开了一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法，其特征在于，包括如下步骤：1）定义网络结构；2）定义攻击者模型；3）令牌链路传输；4）事件环及干扰环传输路径；5）多路径传输。这种方法使得攻击者难以回溯到source节点，能延长和抵御回溯攻击、增加网络的安全时间，实现source节点位置的隐私保护，在环路传输阶段，采用部分节点参与的方式，可以节约网络能耗，提高网络寿命。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络安全通信技术，具体是一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法(Dynamic Token and Multi-Path，简称DTMP)。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSNs)是物联网(Internet ofThings,简称IoT)的基础，随着物联网技术的发展，WSNs的应用愈加广泛。WSNs由大量传感器节点以自组织方式形成的无线网络，用于对物理世界进行感知、监测、描述，由于低成本、自组织、低能耗、无线通讯等特点，该网络在军事、民生、医疗等领域受到了广泛关注。WSNs常部署于环境恶劣、无人看守的自然场景中，内部资源特别是节点电量难以补充，随机的节点分布位置增加了网络拓扑的复杂性，针对能量和体积的硬件剪裁使得节点的计算、存储能力受到限制，此外由于自组织以及无线通信等特点，攻击者采用监听无线信号、逐跳回溯等形式，获取网络的数据包传递模式，跟踪数据来源，从而获取到源节点即source节点和被监控对象的位置信息。

source节点位置隐私问题，严重制约了WSNs进一步的应用发展，研究人员先后提出了基于随机游走机制的随机路由方法、基于中间幻影节点的幻影路由、基于虚假数据源来隐匿真实source节点的假源方法以及多路径路由方法等。在随机游走机制中，路由过程主要分为两个阶段：第一阶段是source节点通过随机游走将数据包发送至一定区域；第二阶段是在第一阶段基础上，再通过一定的路由方式，比如以贪婪路由的方式，将数据包发送给基站节点；幻影路由方法在source点发送数据之前产生幻影节点，合理优化幻影节点产生的位置，source节点经由幻影节点传递数据到汇聚节点(Sink)；假源方法以及多路径路由方法则是通过构建干扰路径，比如传递虚假数据包的路径，或者传递真实数据到Sink以外的节点，吸引攻击者到错误路径，隐匿数据包真实的路径传输。

发明的内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法。这种方法使得攻击者难以回溯到source节点，能延长和抵御回溯攻击、增加网络的安全时间，实现source节点位置的隐私保护，在环路传输阶段，采用部分节点参与的方式，可以节约网络能耗，提高网络寿命。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法，包括如下步骤：

1)定义网络结构：所述无线传感器网络由大量传感器节点和一个网关Sink节点组成，均匀分布于监测区域，传感器节点负责监测目标，传感器节点监测到目标后发起信息传递，该传感器节点定义为source节点，source节点将收集的目标信息以时间t_s为周期发送数据包，通过逐跳方式传递至网关Sink节点，网络结构设置如下：

1-1)网络节点均匀分布于监测区域，每个节点拥有相同的资源配置，包括同样的计算能力、存储空间、初始能量E_o、通信半径R；

1-2)网关Sink节点位于网络中心，无需考虑能量消耗、计算能力、存储能力以及射频能力；

1-3)网络节点布置完成后，以各个节点的位置为基准，将网络划分为均匀的网格，每个网格选择能量最高的为簇头节点，负责传递数据，并实时更替；