[发明专利]无线传感器网络的汇聚节点位置隐私的保护方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络的汇聚节点位置隐私的保护方法，首先计算sink节点的伪汇聚节点，然后，建立各个传感器节点的路由表；并获得传感器节点的子节点数目、Sink节点的邻居节点的子节点数目和距离Sink节点r+1跳的节点的子节点数目；根据最佳r值和伪汇聚节点地址，确定Sink节点的临近节点和远离节点，并确定与所述Sink节点相对应的伪汇聚节点的临近节点和远离节点；临近节点和远离节点按照路由表进行数据传输。本发明具有能够有效提高无线传感器网络的抗流量分析攻击性能；在有效保护汇聚节点位置隐私，不会大幅增加网络的通信负荷的特点。

主权项

1.一种无线传感器网络的汇聚节点位置隐私的保护方法，无线传感器网络中包括汇聚节点和N个传感器节点；汇聚节点和传感器节点均包括无线收发模块、微处理器、存储器和数据采集器；微处理器分别与无线收发模块、存储器、数据采集器和设于传感器节点的GPS定位系统电连接；其特征是，包括如下步骤：(1-1)定义汇聚节点为Sink节点，设定若干个用于保护Sink节点位置隐私的伪汇聚节点；将距离Sink节点或伪汇聚节点≤r跳的传感器节点设为临近节点，设定临近节点的流量为TPN₁；ρ为设定的传感器节点产生真实数据分组RDM的平均速率，h为无线传感器网络的最大跳数；设定无线传感器网络的通信区域为X米×Y米的二维区域；将距离伪汇聚节点或Sink节点＞r跳的传感器节点设为远离节点，设定远离节点的流量为TPN_r+1；设定i为传感器节点的序号，1≤i≤N；(1-2)设定攻击者得到Sink节点位置的概率为：N_in为临近节点总数；设定优化目标参数为η＝min(ωTV+(1-ω)P)，其中ω是权重系数，ω∈(0，1)，TV为网络流量，TV＝N_inTPN₁+(N-N_in)TPN_r+1；(1-3)Sink节点的微处理器计算其最佳r值和伪汇聚节点的地址；(1-4)节点i产生虚假路由发现分组FRDIS并广播FRDIS，其它传感器节点第一次收到FRDIS，则广播FRDIS；(1-4-1)Sink节点广播路由发现分组RDIS，节点i第一次收到RDIS时，修改RDIS并广播修改后的RDIS；当网络中没有RDIS分组传输时，则所有传感器节点的路由表建立完成；(1-4-2)Sink节点每隔5分钟至5小时重复步骤(1-4-1)，重新发送RDIS分组，重新建立各个传感器节点的路由表；(1-5)所有传感器节点均根据路由表发送子节点寻找分组IAKD，获得传感器节点的子节点数目、Sink节点的邻居节点的子节点数目和距离Sink节点r+1跳的节点的子节点数目；(1-6)根据最佳r值和伪汇聚节点地址，确定Sink节点的临近节点和远离节点，并确定与所述Sink节点相对应的伪汇聚节点的临近节点和远离节点；临近节点和远离节点按照路由表进行数据传输：当临近节点MN_j收到真实数据分组RDM时，临近节点MN_j修改RDM的sid字段为MN_j节点地址，修改RDM的did字段为下一跳节点地址，使RDM的ttl字段数值减少1；临近节点MN_j发送修改后的RDM分组；临近节点产生并发送m_M个虚假数据分组FDM；定义H(MN_j)为临近节点MN_j的子节点数，则m_M＝TPN₁-(H(MN_j)+1)*ρ；当临近节点MN_j收到FDM时，则丢弃FDM；当远离节点UMN_k收到RDM，远离节点UMN_k修改RDM的sid字段为UMN_k的地址，修改RDM的did字段为下一跳节点地址，使RDM的ttl字段数值减少1；远离节点UMN_k发送修改后的RDM分组；远离节点UMN_k产生并发送m_UM个FDM；其中，定义H(UMN_k)为远离节点UMN_k的子节点数，则m_UM＝TPN_r+1-(H(UMN_k)+1)*ρ；当远离节点UMN_k收到FDM，则丢弃FDM；j为临近节点的序号，k为远离节点的序号。