[發(fā)明專利]無(wú)線傳感網(wǎng)中保護(hù)位置隱私的匿名通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011493837.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN112689282B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鳳銀;任佩;王穎;楊國(guó)玉;王艷麗;于新穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曲阜師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W12/02
• 分類號(hào): H04W12/02;H04W12/63;H04W40/02;H04W40/10;H04W40/22;H04W4/38;H04W84/18;H04L45/00;H04L45/122
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，公開了一種適用于保護(hù)位置隱私的匿名通信方案。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中敵手可以進(jìn)行回溯攻擊和流量分析，推斷源節(jié)點(diǎn)和事件發(fā)生的位置，導(dǎo)致位置隱私泄露的問(wèn)題，本發(fā)明首先通過(guò)設(shè)置候選區(qū)域，提出了基于候選區(qū)域的代理源節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制，選擇代理源節(jié)點(diǎn)代替真實(shí)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，保護(hù)源節(jié)點(diǎn)的位置隱私；其次，基于節(jié)點(diǎn)的剩余能量，提出了基于剩余能量的最短路由算法，可以進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；最后，將基于候選區(qū)域的代理源節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制和基于剩余能量的最短路由算法相結(jié)合，提出了一種新的匿名通信方案，在保證消息發(fā)送方的匿名性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送消息的過(guò)程中真實(shí)源節(jié)點(diǎn)的位置隱私保護(hù)和高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于WSN中的位置安全領(lǐng)域，涉及使用DH密鑰算法，最短路徑路由算法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)部署在網(wǎng)絡(luò)中，以自組織和多跳的方式構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)和點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通信。WSN已經(jīng)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，被認(rèn)為是連接物理世界和虛擬世界的紐帶，具有感知、采集、處理和傳輸被監(jiān)測(cè)對(duì)象的能力。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中源位置問(wèn)題的研究開始較早，2013年，Zhao等人提出了基于隨機(jī)角度和概率轉(zhuǎn)發(fā)的源位置隱私保護(hù)路由協(xié)議RAPFPR，使產(chǎn)生的代替真實(shí)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的幻影源節(jié)點(diǎn)均勻的分布在真實(shí)源節(jié)點(diǎn)周圍。2014年，Sharma等人提出了移動(dòng)基站環(huán)境下防止主動(dòng)和被動(dòng)攻擊的新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)中部署移動(dòng)sinks，從傳感器節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送到固定基站，保證了移動(dòng)sink中數(shù)據(jù)的保密性。2018年，Wang et al.在綜合分析噪聲誤差和非均勻性誤差的基礎(chǔ)上，提出了一種更準(zhǔn)確選擇網(wǎng)格大小的數(shù)據(jù)域劃分模型，并設(shè)計(jì)了均勻網(wǎng)格釋放方法，來(lái)解決傳感器收集各種數(shù)據(jù)帶來(lái)隱私泄露的問(wèn)題。但是現(xiàn)有的方案依然會(huì)存在一些問(wèn)題，例如，回溯攻擊和網(wǎng)絡(luò)中的能量分布不均勻等。

本文利用代理源節(jié)點(diǎn)和最短路徑路由來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中源位置隱私的問(wèn)題，能夠保證源位置不會(huì)被敵手獲知，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也不會(huì)被惡意偽造和修改。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中敵手可以進(jìn)行回溯攻擊和流量分析，推斷源節(jié)點(diǎn)和事件發(fā)生的位置，導(dǎo)致隱私泄露的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的匿名通信方法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送消息的過(guò)程中保護(hù)真實(shí)源節(jié)點(diǎn)的位置隱私。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方法是：首先通過(guò)設(shè)置候選區(qū)域，提出了基于候選區(qū)域的代理源節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制；其次，基于節(jié)點(diǎn)的剩余能量，提出了基于剩余能量的最短路由算法；最后，將基于候選區(qū)域的代理源節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制和基于剩余能量的最短路由算法相結(jié)合，提出了一種新的匿名通信方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于代理源節(jié)點(diǎn)和最短路徑路由的匿名通信方法，從而保護(hù)了真實(shí)源節(jié)點(diǎn)的位置隱私，實(shí)現(xiàn)了匿名性。同時(shí)，本發(fā)明考慮到剩余能量，增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β剩步档土司W(wǎng)絡(luò)開銷。

附圖說(shuō)明

圖1是建立候選區(qū)域圖。

圖2是保護(hù)源位置隱私的匿名路徑圖。

圖3是Rs—Ps的消息轉(zhuǎn)發(fā)流程圖。

圖4是Ps—sink的消息轉(zhuǎn)發(fā)流程圖。

圖5是發(fā)送方消耗能量隨傳輸距離變化圖。

圖6是發(fā)送方消耗能量隨傳輸比特變化圖。

圖7是接收數(shù)據(jù)的能量消耗圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的是保護(hù)位置隱私的匿名通信，該方法由基于候選區(qū)域的代理源節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制和基于剩余能量的最短路由算法兩部分組成，內(nèi)容如下：

步驟1.基于候選區(qū)域的代理源節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制