【摘 要】
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无线传感器网络通常被部署在无人值守的环境中,用于监测指定区域内的重要资产。用户通过基站提交查询请求,网络中的感知节点在检测到目标资产后会将其相关信息收集并返回到基站。由于无线通信的广播特性,通信的上下文信息处于暴露状态。基于这些上下文信息,攻击者可以推断出网络中数据源、基站等关键节点的位置信息,导致监控区域资产的安全受到威胁,甚至影响整个网络的安全稳定运行。因此研究基于上下文信息的节点位置隐私保护
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无线传感器网络通常被部署在无人值守的环境中,用于监测指定区域内的重要资产。用户通过基站提交查询请求,网络中的感知节点在检测到目标资产后会将其相关信息收集并返回到基站。由于无线通信的广播特性,通信的上下文信息处于暴露状态。基于这些上下文信息,攻击者可以推断出网络中数据源、基站等关键节点的位置信息,导致监控区域资产的安全受到威胁,甚至影响整个网络的安全稳定运行。因此研究基于上下文信息的节点位置隐私保护机制具有重要的理论意义和实际应用价值。本文围绕无线传感器网络位置隐私保护技术展开,主要研究成果如下:(1)针对现有源位置隐私保护算法能耗大的问题,提出了一种基于环形陷阱的源位置隐私保护算法CT(Circular Trap)。通过对路由层和介质访问控制层协议的跨层优化,利用时分多址技术为网络中的每个节点分配不同的专用时隙并构建环形陷阱路由,调整该环形陷阱上节点的时隙低于其所有邻居节点。这样在网络中窃听的攻击者经过该环形陷阱时,首先监听到陷阱中节点广播的虚假消息并绕着陷阱路由追踪,攻击者难以反向追踪至源节点,从而保护了源节点位置隐私。仿真实验结果表明,CT算法能在较低能耗与传输时延的代价下提供源位置隐私保护,且综合性能优于现有STD算法。(2)现有Sink节点隐私保护算法能耗较大且没有考虑查询消息的分发,本文综合考虑查询消息分发与感知数据收集,提出了一种基于随机代理节点的Sink位置隐私保护算法RPN(Random Proxy Node)。通过代理Sink节点进行查询消息分发和感知数据收集,以保护网络中真实Sink的位置隐私。此外,RPN算法通过分簇路由的方法减少网络的数据转发,降低数据收集阶段的能耗开销。最后通过理论分析和仿真实验对方案的安全性、能耗开销和网络时延等指标进行了分析,实验和理论分析结果表明,RPN能量开销优于现有算法,且有效地保护了Sink节点的位置隐私。
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