[發(fā)明專利]一種無線傳感網(wǎng)中基于三階段路由的源位置隱私保護(hù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410714730.8
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104469754B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林巧民;盧春紅;王汝傳;葉寧;李勝艷;韋修遠(yuǎn);孫力娟;肖甫;黃海平;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W12/02
• 分類號: H04W12/02;H04W40/02;H04L12/733
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 葉連生

1.一種無線傳感網(wǎng)中基于三階段路由的源位置隱私保護(hù)方法，其特征在于該方法采用了三階段路由：第一階段為定向隨機(jī)路由，第二階段為環(huán)形區(qū)h跳路由，第三階段是最短路徑路由，私鑰在節(jié)點(diǎn)部署前預(yù)先載入節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間通信采用私鑰加密方式，具體方法如下：

1)網(wǎng)絡(luò)初始化

步驟1：基站初始化m和n，n>＝m>0，n,m為系統(tǒng)整型參數(shù)，基站周邊距離基站最小跳數(shù)介于m和n之間的節(jié)點(diǎn)大致圍成一個環(huán)形區(qū)，一般地，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大時(shí)，n,m的取值也越大，m和n的具體取值可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景的仿真測試結(jié)果來確定；

步驟2：由基站發(fā)起洪泛操作，在此過程中每個傳感器節(jié)點(diǎn)記錄下到達(dá)基站的最小跳數(shù)值，同時(shí)將到達(dá)基站的最小跳數(shù)值大于等于m小于等于n的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)；

步驟3：選取無線傳感網(wǎng)最東邊和最北邊的兩個節(jié)點(diǎn)，由它們分別往西邊和南邊發(fā)起洪泛操作；通過該洪泛操作，傳感網(wǎng)中的任意一個傳感器節(jié)點(diǎn)s都記錄下其通信半徑內(nèi)四個方向的鄰居節(jié)點(diǎn)集合：EN,WN,SN和NN；節(jié)點(diǎn)s除了存儲其鄰居節(jié)點(diǎn)的ID外，還應(yīng)記錄下每個鄰居節(jié)點(diǎn)到達(dá)基站的最小跳數(shù)值以及是否是環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)；

步驟4：環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)設(shè)置參數(shù)h在自然數(shù)范圍[1..n*m]內(nèi)隨機(jī)取值，一般地，當(dāng)n和m較大時(shí)，h的取值范圍應(yīng)較大，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度較大時(shí)，h的取值范圍也應(yīng)較大；

步驟5：在步驟2的洪泛操作過程中，每個傳感器節(jié)點(diǎn)還記錄下基站相對于它的方位信息，即東或西、南或北；

2)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)

步驟6：源節(jié)點(diǎn)生成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包，給該數(shù)據(jù)包附加2位二進(jìn)制位以存儲方位信息，第1位二進(jìn)制位為0表示方向東，為1表示方向西，第2位二進(jìn)制位為0表示方向南，為1表示方向北，加密數(shù)據(jù)包等待發(fā)送；

步驟7：源節(jié)點(diǎn)根據(jù)方位信息編碼選擇鄰居節(jié)點(diǎn)集合：第1位二進(jìn)制位為0時(shí)選擇集合EN，為1為選擇集合WN；第二位二進(jìn)制位為0時(shí)選擇集合SN，為1時(shí)選擇集合NN；源節(jié)點(diǎn)在兩個選定集合中隨機(jī)選擇一個距離基站最小跳數(shù)減少的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送加密后數(shù)據(jù)包給下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟8：下一跳節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包后首先判斷自己是否是環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)，是則轉(zhuǎn)至步驟10，否則對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解密，然后根據(jù)方位信息編碼在兩個對應(yīng)的集合中隨機(jī)選擇一個距離基站最小跳數(shù)減少的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給該節(jié)點(diǎn)；

步驟9：轉(zhuǎn)至步驟8，至此，三階段路由的第一段即定向隨機(jī)路由結(jié)束；

步驟10：環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)解密接收到的數(shù)據(jù)包，根據(jù)方位信息編碼在兩個對應(yīng)的集合中隨機(jī)選擇一個集合，并將選擇信息以一位二進(jìn)制位的形式附加到數(shù)據(jù)包中：編碼0表示選擇的是第一位方位信息編碼所對應(yīng)的集合，編碼1表示選擇的是第二位方位信息編碼所對應(yīng)的集合；接著，置參數(shù)h為系統(tǒng)所設(shè)定范圍內(nèi)的某隨機(jī)值，并將該值也附加到數(shù)據(jù)包中作為hop字段，然后，在選定集合的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，加密附加選擇信息編碼和hop字段后的數(shù)據(jù)包，發(fā)送加密數(shù)據(jù)包到下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟11：下一跳環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)解密接收到的數(shù)據(jù)包，提取hop字段值，并做自減操作，若結(jié)果等于0，則轉(zhuǎn)步驟16，否則，提取選擇信息編碼和方位信息編碼，計(jì)算在選定集合中的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)個數(shù)，若結(jié)果為0，則轉(zhuǎn)至步驟13，否則，在選定集合的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，對hop字段值更新后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，發(fā)送加密數(shù)據(jù)包到下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟12：轉(zhuǎn)至步驟11；

步驟13：環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)計(jì)算另一個非選定集合中的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)個數(shù)，若結(jié)果為0，則轉(zhuǎn)至步驟16，否則，在該集合的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，對hop字段值更新后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，發(fā)送加密數(shù)據(jù)包到下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟14：環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)解密接收到的數(shù)據(jù)包，提取hop字段值，并做自減操作，若結(jié)果等于0，則轉(zhuǎn)步驟16，否則，提取選擇信息編碼和方位信息編碼，計(jì)算在非選定集合中的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)個數(shù)，若結(jié)果為0，則轉(zhuǎn)至步驟16，否則，在非選定集合的環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，對hop字段值更新后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，發(fā)送加密數(shù)據(jù)包到下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟15：轉(zhuǎn)至步驟14；至此，三階段路由的第二段即環(huán)形區(qū)h跳路由結(jié)束；

步驟16：環(huán)形區(qū)節(jié)點(diǎn)在其所維護(hù)的四個鄰居節(jié)點(diǎn)集合中選擇距離基站跳數(shù)最小的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，刪除數(shù)據(jù)包中的選擇信息編碼位、方位信息編碼位以及hop字段，加密更新后的數(shù)據(jù)包，發(fā)送加密數(shù)據(jù)包到下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟17：下一跳節(jié)點(diǎn)在其所維護(hù)的四個鄰居節(jié)點(diǎn)集合中選擇距離基站跳數(shù)最小的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給下一跳節(jié)點(diǎn)；

步驟18：下一跳節(jié)點(diǎn)若是基站節(jié)點(diǎn)，則該數(shù)據(jù)包傳遞結(jié)束，轉(zhuǎn)至步驟6，否則，轉(zhuǎn)至步驟17。