无线传感器网络隐私保护技术研究

发布时间：2020-10-23 02:30

　　 近年来,伴随着计算机、传感器、无线通信和嵌入式的不断发展和进步,微型传感器的生产成本和通信能耗进一步降低。传感器节点具有对监测目标的感知能力、对采集数据的计算分析能力以及与其他传感器节点之间的通信能力。将传感器节点通过随机或人工方式部署在监测区域内,通过无线通信方式形成一个分布式多跳自组织的无线传感器网络。无线传感器网络具有网络规模大、动态性强、可靠性高、针对具体应用和以数据为中心等特点,使其在国防军事、系统控制和环境监测等领域得到了广泛的应用。但是,传感器节点在计算能力、存储能力和自身能量资源等方面存在一定局限性,导致其在实际的部署使用中面临诸多问题和挑战,其中无线传感器网络隐私保护问题很大程度上影响了无线传感器网络的大规模部署和使用。本文针对无线传感器网络数据传输过程中易造成的位置隐私泄露问题和数据隐私篡改问题进行理论分析和算法研究。本文的主要研究内容如下:针对源节点位置隐私保护问题,提出一种WSN中基于定向随机的幻影路由隐私保护协议算法。首先,算法通过前两次定向随机选取幻影节点待选区域范围,在待选区域范围内进行本轮幻影节点的随机选取工作;然后,为了确保感知数据传输过程能量消耗最低,算法通过改进的最小能耗路由协议进行感知数据无线多跳传输。最后,数据源节点根据本轮幻影节点的地理位置信息,将传感器节点获取的感知数据转发给本轮选取的幻影节点,随后由本轮幻影节点将数据源节点的感知数据转发给Sink节点进行数据汇总;通过上述流程确保了感知数据传输路径的多样性,从而有效地保护了数据源节点的位置隐私信息。针对数据隐私范围查询问题,提出一种两层传感器网络保序对称范围查询协议算法。该算法主要包括模糊范围查询阶段和精确范围查询阶段。首先,模糊范围查询阶段在精确查询范围基础上按照应用的特殊性扩大一定的查询范围,实现初步的感知数据的数据筛选过滤工作;查询过程添加单元分组标志,指定查询单元分组范围,避免不必要的数据查询工作造成额外网络能量资源的浪费。然后,精确范围查询阶段对模糊范围查询阶段上传到存储节点的模糊查询结果进行进一步的精确查询并将查询结果发送到Sink节点。该算法在数据查询阶段和传输过程中均采用保序对称加密算法进行数据加密保护,保证了感知数据传输过程的隐私性。在单元分组内采用改进的最小能耗路由协议进行感知数据的多跳转发工作。最后,通过在TinyOS仿真平台TOSSIM和MATLAB下,对本文提出的算法进行仿真实验对比分析;实验结果表明:本文针对位置隐私和数据隐私提出的算法,在隐私性保护和网络能耗等方面与现有算法相比都表现出更好的合理性和有效性。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP212.9;TN915.08
【部分图文】：

兰州交通大学硕士学位论文：节点的能量消耗值是指节点编程、感知与采集数据、数据。通常情况下，大部分的能量都用于传输数据。能量以电池部。电池的成本最近大幅度下降，尤其是一次性电池。器：传感器可以根据工作原理分为以下几类：物理传感器、；传感器是用来从监控区域中采集数据并产生自然界中某种备。

无线传感器网络隐私保护技术研究② 默认攻击者初始化位置位于 Sink 节点附近，因为 Sink 节点为感知附近通讯信号更加频繁，信号强度更强，默认攻击者的监听设备半径通信半径均为 R。③ 默认攻击者移动到目标传感器节点的速度受到限制，即：攻击者据传输节点位置的时候，无法瞬间移动到该传感器节点附近，该模型实际情况。④ 攻击者可以根据数据包发送信号强弱的时间顺序判断传感器节点位置关系，进而攻击者逐条移动到数据传输的上一跳节点，直到反向数据源节点。普通

节点与源节点距离点选取过程中，幻影节点与源节点平均距离是重要评价标准节点可视区域观点，当攻击者跟踪到源节点一定范围可直接当幻影节点与源节点距离过小时，攻击者很容易发现源节点DBPR 协议中，幻影节点与源节点的距离值 dps 随着随机数in,pdmin)；以相同概率选取集合[dmin,pdmin)中的值作为随机据统计，PNDBPR 方案中幻影节点与源节点的平均距离为 dPRPP 协议随机生成 dps，通过公式(3.10)计算 RDPRPP 协议距离。min min minmin( 1) ( 2) ( 3)23randd d dd d+ + + + += = + 最小半径和最大半径分别选取为 Rmin=50m 和 Rmin=80m，行 500 次数据传输实验，计算幻影节点与源节点的平均距离
【参考文献】

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本文编号：2852432