[发明专利]一种基于动态幻影节点策略的源位置隐私保护方法

权利要求书

1.一种基于动态幻影节点策略的源位置隐私保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)构建面向源位置隐私保护问题的网络模型；

2)网络初始化阶段：所有节点获得sink节点的位置信息、距离sink节点的最小跳数和建立邻居节点列表；

3)确定幻影节点的位置区域：考虑“可视区”的幻影节点位置，基于层级的幻影节点位置；

所述步骤3)中，完成所述步骤2)的网络初始化后，所有节点获得sink节点的位置信息、距离sink节点的最小跳数和建立邻居节点列表，利用这些信息，来确定幻影节点的位置区域：①避开“可视区”的幻影节点的位置：在选取幻影节点时首先考虑源节点“可视区”问题，“可视区”即以源节点为中心、攻击者的感知范围为半径所构建的可视区域，一旦攻击者回溯到可视区域内，源节点就会被捕获，幻影节点的位置要避开可视区，须满足以下条件：

α＞θ，β＞θ

其中，r表示可视区半径，H表示源节点到sink节点的距离，Y表示幻影节点到sink节点的距离，L表示源节点到幻影节点的距离，符合上述条件的节点构成可视幻影节点集合；

②基于层级的幻影节点的位置：源节点与幻影节点的距离直接影响源位置隐私保护的安全强度，以源节点为中心，sink节点根据节点与源节点的距离为可视幻影节点集合划分层级{h₁，h₂，...，h_m}，其中，最小层级h₁与源节点的距离须大于可视区半径r，最大层级h_m与源节点的距离小于源节点与sink节点的距离；

③进一步考虑到源节点距离sink节点的跳数不同，则幻影节点所在位置也不同，假设幻影节点所处层级为h_p，当源节点距离sink节点的最小跳数大于阈值时：设置幻影节点所处层级的范围为h₂≤h_p≤h_m-1，此时源节点与sink节点之间的范围足够大，为缩短幻影节点至sink节点的路径长度，要求幻影节点距离sink节点的跳数小于等于源节点距离sink节点的跳数，即Hop_p，sink≤Hop_{source，sink}，当源节点距离sink节点的最小跳数小于阈值时：设置幻影节点所处层级的范围为h₂≤h_p≤h_m-1，此时源节点与sink之间的范围较小，若幻影节点仍位于源节点与sink节点之间，则路径长度短，隐私保护强度较低；因此，要求幻影节点距离sink节点的跳数大于源节点距离sink节点的跳数，即Hop_p，sink＞Hop_{source，sink}，根据上述步骤，sink节点从可视幻影节点集合中选出候选幻影节点集合并发送给源节点，对候选幻影节点区域进行划分，并按区域顺序随机选取幻影节点；

4)划分幻影节点的位置区域，动态地选取幻影节点；

5)构建骨干路由，分为两部分：源节点到幻影节点的路径，幻影节点到sink节点的路径；

所述步骤5)中，利用通过步骤4)选出的幻影节点，构建骨干网络，骨干路由共分为两部分：从源节点到幻影节点的路由，从幻影节点到sink节点的路由，过程如下：

①计算节点的被捕获概率：节点的邻居节点数对隐私保护强度有直接影响，节点的邻居节点数越多，攻击者回溯至该节点的概率越低，节点i的被捕获概率CP(i)的计算方法如下：

其中，|N_i|表示节点i的邻居节点数；

②采用广度优先搜索思想，实现从源节点到幻影节点的路径：从幻影节点P^(j)出发，j＝1，2，...，T_safe，以洪泛方式广播信息，构建以幻影节点为基准的网络层次结构，并计算节点到幻影节点P^(j)的最小跳数Hop_i，p，根据邻居节点距离P^(j)的最小跳数，节点i将邻居分为近跳邻居节点集合(NHNP_i^(j))，同跳邻居节点集合(SHNP_i^(j))和远跳邻居节点集合(FHNP_i^(j))，源节点开始发送数据包时，以幻影节点为基准，在近邻节点列表中选取权值最大的节点作为下一跳节点，若存在多个相同最大权值的节点，则随机选取其中一个节点，节点i的权值计算方法如下：

其中，表示节点i的剩余能量，表示节点i的近邻节点NHNP_i的平均剩余能量，|Nei_i|表示节点i的邻居节点数，表示节点i的近邻节点NHNP_i的平均邻居节点数，λ∈[0，1]；

③从幻影节点到sink节点的路由：为了降低通信开销和传输时延，从幻影节点到sink节点的传输路径使用基于节点跳数的定向随机游走方法，在网络初始化阶段，通过洪泛路由获取所有节点至sink节点的最小跳数以及近跳邻居列表，在此阶段，节点i在其近跳邻居列表Hop_i，sink中选取距离sink节点跳数最小的节点作为下一跳，从幻影节点开始，数据包不断朝着sink节点的方向转发，直至sink节点接收到数据。