[發(fā)明專利]面向源位置隱私保護的信息物理系統(tǒng)的虛假源調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710653343.1
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107343280B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 洪榛;王瑞;紀守領(lǐng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H04W12/12
• 分類號: H04W12/12;H04W40/24;H04W84/04;H04L12/751;H04L12/733
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 焦亞如

本發(fā)明公開了一種面向源位置隱私保護的信息物理系統(tǒng)的虛假源調(diào)度方法，該方法包括骨干網(wǎng)絡構(gòu)建步驟、虛擬消息調(diào)度步驟和數(shù)據(jù)上傳步驟。本發(fā)明的有益效果是骨干網(wǎng)絡的構(gòu)建策略去除了隨機游走引入的隱私水平的不穩(wěn)定性，虛假消息調(diào)度利用網(wǎng)絡中節(jié)點的自組織性建立了分布式的源位置保護模式，根據(jù)節(jié)點自身能耗確保網(wǎng)絡的生命周期，基于隨機過程理論的攻擊者位置估計方法建立了有效的源位置隱私保護機制，實現(xiàn)了高性能需求的CPS源位置隱私保護。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息物理系統(tǒng)的源位置隱私領(lǐng)域，尤其涉及一種面向源位置隱私保護的信息物理系統(tǒng)的虛假源調(diào)度方法。

背景技術(shù)

隨著復雜控制計算協(xié)同設計模式(Sophisticatedcontrol-computingcodesign)帶來前所未有的效益，信息物理系統(tǒng)(Cyber-physicalsystems,CPS)作為一種實現(xiàn)物理世界與虛擬空間互聯(lián)與協(xié)同的新型智能系統(tǒng)應運而生。CPS的應用場景涉及智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)、航空航天系統(tǒng)等重要領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎設備，其安全威脅可能造成無法估量的后果。盡管數(shù)據(jù)加密技術(shù)保護傳輸?shù)男畔⒉槐蛔x取，但惡意的攻擊者仍然可以采用消極的監(jiān)聽手段獲取消息傳輸信道的特征，并借此推測出系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的位置，造成源位置隱私(Sourcelocationprivacy,SLP)的泄露。CPS具有資源受限、實時響應、高容錯、高安全性等特點，對實時性、可靠性等非功能性屬性有較高的要求，如何設計并實現(xiàn)具有高源位置隱私水平和高質(zhì)量的路由協(xié)議，是源位置隱私保護亟待解決的難題。

為解決SLP，國內(nèi)外眾多研究人員提出了大量的解決方案，這些已有的保護方法主要采用了泛洪機制、隨機游走機制、虛假源及虛假數(shù)據(jù)機制、網(wǎng)絡編碼機制等。采用隨機游走和泛洪路由或單路徑路由相結(jié)合的方法由于隨機游走的不確定性導致源位置隱私水平的不穩(wěn)定，隨機游走過長會增加傳輸時延，而泛洪路由也會增加大量的額外通信開銷。而虛假源部署的位置保護算法采用隨機選擇的方式確定虛假源，且虛假源數(shù)量取決于網(wǎng)絡規(guī)模，這會造成虛假源分布的不合理，容易引發(fā)能量空洞和引起源位置隱私保護性能的不穩(wěn)定。

上述方法在源位置隱私、傳輸時延和網(wǎng)絡能耗等方面存在缺陷，因此迫切需要新的源位置隱私保護算法來解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有研究出現(xiàn)的源位置隱私不穩(wěn)定和網(wǎng)絡性能下降的問題，本發(fā)明提供了一種面向源位置隱私保護的信息物理系統(tǒng)的虛假源調(diào)度方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在此所提供的面向源位置隱私保護的信息物理系統(tǒng)的虛假源調(diào)度方法包括骨干網(wǎng)絡構(gòu)建步驟、虛擬消息調(diào)度步驟和數(shù)據(jù)上傳步驟，其中骨干網(wǎng)絡構(gòu)建步驟具體包括以下步驟：

SA1：初始化信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡，基站節(jié)點廣播層次網(wǎng)絡構(gòu)造消息；

SA2：網(wǎng)絡中的節(jié)點接收層次網(wǎng)絡構(gòu)造消息，并根據(jù)該消息更新自身與基站節(jié)點的最小跳數(shù)，并將更新后的最小跳數(shù)和自身身份編碼廣播出去；

SA3：判斷接收到層次網(wǎng)絡構(gòu)造消息的節(jié)點是否為采集數(shù)據(jù)的源節(jié)點，根據(jù)判斷結(jié)果選擇以下步驟之一進行：

A：若為源節(jié)點，設置等待時間，若等待時間內(nèi)源節(jié)點接收到層次網(wǎng)絡構(gòu)造消息，則更新自身與基站節(jié)點通信的最小跳數(shù)，進入等待狀態(tài)；若在等待時間內(nèi)源節(jié)點未收到任何消息，則廣播骨干網(wǎng)絡構(gòu)建消息，執(zhí)行步驟SA4；

B：若不為源節(jié)點，則節(jié)點根據(jù)接收到的層次網(wǎng)絡構(gòu)造消息更新自身與基站節(jié)點通信的最小跳數(shù)，并將更新后的最小跳數(shù)和自身身份編碼廣播出去，返回執(zhí)行步驟SA2；

SA4：接收到骨干網(wǎng)絡構(gòu)建消息的節(jié)點更新骨干網(wǎng)絡構(gòu)建消息中的當前節(jié)點身份編碼、自身的被捕獲似然估計值和當前節(jié)點與基站節(jié)點通信的最小跳數(shù)，并將更新后的骨干網(wǎng)絡構(gòu)建消息廣播出去，直至基站節(jié)點接收到骨干網(wǎng)絡構(gòu)建消息；