物联网感知层位置隐私安全保护技术的研究
发布时间：2021-07-24 16:46
物联网是目前推动世界高速发展的“重要生产力”之一,代表着新一代信息网络技术的高度集成和综合运用。无线传感器网络作为物联网感知层与物理世界直接交互的重要承载者,因其网络部署便捷、成本较低,广泛应用于国防军事、医疗护理、地震监测等领域。由于无线传感器网络节点硬件资源有限,存储空间和计算能力等受到限制,同时,节点大多部署在错综复杂的环境中,容易受到各种威胁攻击。攻击者采用面向上下文的攻击方式逆向追踪获取到源节点位置信息,这给无线传感器网络的大规模应用带来了巨大的挑战。为此,本文将紧紧围绕节点位置隐私安全保护技术开展研究。首先,对基于陷阱诱导思想的幻影路由协议进行了深入研究和分析,发现该协议主要存在以下两点不足:一是采用随机漫步方式选取幻影节点时,源节点与幻影节点之间的跳数小于指定的安全跳数;幻影节点分布区域较集中且不够多样化,导致源节点未能有效避开攻击者可视区,且造成较大网络延迟。二是当源节点与Sink节点之间跳数较大时,若采用虚假数据源迷惑攻击者时,产生较多的虚假分支,造成过多的能量消耗。然后,针对局部攻击者的回溯追踪,提出了基于随机虚拟环节点位置保护策略（RVRS）。该策略用定向随机步代...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物联网体系架构
兰州交通大学工程硕士学位论文-7-2物联网感知层位置隐私保护关键技术2.1感知层的体系结构及特点2.1.1感知层网络的体系结构感知层位于物联网四层结构中的最底层，是网络与物理世界最直接接触的一层，由各种具有感知能力的物理设备组成。无线传感器网络(WirelessSenorNetwork,WSN)是通过无线方式可感知外部世界的分布式网络，由大量低成本的、低功耗的微型传感器节点构成，传感器节点之间可通过自组织多跳的形式协作完成采集物理事件和数据的任务，是物联网感知层的重要组件[23]。广泛应用于环境监测、目标跟踪、智慧城市等涉及到国民生活的各领域。WSN网络中的关键节点分别是源节点和Sink节点（也叫网关节点、汇聚节点）。一个典型的WSN网络结构如图2.1所示。由传感器节点、Sink节点和管理控制中心等3部分组成。在实现网络覆盖的监控区域内，当监测对象经过一个普通节点时，该节点就立即成为源节点，周期性地发送被监测区域内的多种信息，如湿度、温度、监控对象行踪或地震信号等。经过简单处理后，节点之间相互合作，利用无线通信技术将它们发送给Sink节点进行处理。Sink节点相比其他节点，其储能更大、数据处理和通信能力更强，能够将接收到的数据进行融合处理。接着，Sink节点通过无线数据通信网络等外部网络将数据发送到中央信息系统中，并且通过具有开放性的计算机网络实现信息交换和共享。以此，实现Sink对物品的“透明”式的管理。与此同时，用户利用控制中心发送指令到传感器节点。图2.1WSN网络结构
物联网感知层位置隐私安全保护技术的研究-8-总而言之，WSN网络在传送数据过程中将网络传输技术、传感器技术和分布式信息处理技术相结合，可得到物理世界的信息数据，整个传输过程实现了“人与人、人与物、物与物”之间互连[24]。不同的网络结构对组建性能优良的网络起着十分重要的作用，对网络协议设计的复杂度和性能的发挥、生命周期以及隐私安全等性能有着直接的影响。按照节点功能和网络拓扑结构层次，通常将WSN网络结构划分为平面网络结构、分簇式网络结构、混合网络结构和Mesh网络结构四种结构。本文主要研究前两种结构：(1)平面网络结构平面网络结构是WSN网络拓扑结构中最基本、最常见的，其实质就是一种AdHoc网络的结构形式。主要优点是在网络的覆盖区域中，无中心节点、各节点地位平等、拥有相似功能；整个网络拓扑结构简单，单个节点的加入或者退出对网络整体的工作影响不大，不容易发生瓶颈效应，易于维护和可靠性高等特点。节点之间通过泛洪操作生成路由路径。平面网络结构，如图2.2所示。图2.2平面网络结构(2)分簇式网络结构分簇式网络结构是由平面网络结构延伸而来。分簇式网络结构主要将网络节点按照其具有的某种关联性划分为簇，不同簇之间采用平面网络结构。在一个簇内，将骨干节点称之为簇头(cluster-head)，一般传感器节点称之为成员节点(sensors)。一个簇内，往往只有一个cluster-head节点，若干个sensors节点。sensors节点将采集到的数据，进行简单的处理之后发送给cluster-head节点，cluster-head节点将收集到的数据包进行进一步深度融合之后，将数据发送出去，主要优势是减少了网络中数据包传输数量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络源位置隐私保护路由协议[J]. 李道全,张玉霞,魏艳婷. 计算机技术与发展. 2019(07)
[2]WSNs中规避攻击者的源位置隐私保护路由协议[J]. 詹佳程,王秋华,欧阳潇琴. 计算机工程与应用. 2019(12)
[3]基于虚拟环的源位置隐私保护路由协议[J]. 孔祥雪,袁少卿,陈梦. 传感器与微系统. 2018(01)
[4]WSN中基于定向随机的幻影路由隐私保护协议[J]. 周创,胡晓辉. 计算机应用研究. 2018(10)
[5]无线传感器网络中源节点位置隐私保护方案研究[J]. 张江南,褚春亮. 传感技术学报. 2016(09)
[6]WSN中源节点隐私保护协议研究[J]. 孙美松. 数字技术与应用. 2015(01)
[7]无线传感器网络位置隐私保护技术[J]. 彭辉,陈红,张晓莹,范永健,李翠平,李德英. 软件学报. 2015(03)
[8]基于最小能耗路由的源节点位置隐私保护协议[J]. 刘学军,李江,李斌. 传感技术学报. 2014(03)
[9]基于角度和概率的WSN源位置隐私保护路由研究[J]. 赵泽茂,刘洋,张帆,周建钦,张品. 山东大学学报(理学版). 2013(09)
[10]WSNs中基于幻影单径路由的源位置隐私保护策略[J]. 陶振林,刘宴兵,李昌玺. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2013(02)
硕士论文
[1]基于物联网设备指纹的情境认证技术[D]. 杜俊雄.南京邮电大学 2019
[2]西双版纳电信NB-IoT关键技术及应用研究[D]. 陈玉萍.南京邮电大学 2019
[3]电梯管理系统的设计与实现[D]. 贾音.西安电子科技大学 2019
[4]基于ZigBee技术的家居环境监测系统设计与实现[D]. 安雨龙.西安电子科技大学 2019
[5]无线传感器网络中源位置隐私保护策略研究[D]. 刘敬坡.南华大学 2019
[6]物联网感知层位置隐私保护技术研究[D]. 王沁园.电子科技大学 2018
[7]无线传感器网络源节点位置隐私保护策略研究[D]. 袁少卿.天津大学 2017
[8]物联网中源节点位置隐私保护策略研究[D]. 周瞭永.重庆邮电大学 2016
[9]物联网感知层节点隐私保护技术的研究[D]. 倪广源.东南大学 2016
[10]无线传感器网络源节点位置隐私保护方案研究[D]. 褚春亮.天津大学 2016
本文编号：3301038
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物联网体系架构
兰州交通大学工程硕士学位论文-7-2物联网感知层位置隐私保护关键技术2.1感知层的体系结构及特点2.1.1感知层网络的体系结构感知层位于物联网四层结构中的最底层，是网络与物理世界最直接接触的一层，由各种具有感知能力的物理设备组成。无线传感器网络(WirelessSenorNetwork,WSN)是通过无线方式可感知外部世界的分布式网络，由大量低成本的、低功耗的微型传感器节点构成，传感器节点之间可通过自组织多跳的形式协作完成采集物理事件和数据的任务，是物联网感知层的重要组件[23]。广泛应用于环境监测、目标跟踪、智慧城市等涉及到国民生活的各领域。WSN网络中的关键节点分别是源节点和Sink节点（也叫网关节点、汇聚节点）。一个典型的WSN网络结构如图2.1所示。由传感器节点、Sink节点和管理控制中心等3部分组成。在实现网络覆盖的监控区域内，当监测对象经过一个普通节点时，该节点就立即成为源节点，周期性地发送被监测区域内的多种信息，如湿度、温度、监控对象行踪或地震信号等。经过简单处理后，节点之间相互合作，利用无线通信技术将它们发送给Sink节点进行处理。Sink节点相比其他节点，其储能更大、数据处理和通信能力更强，能够将接收到的数据进行融合处理。接着，Sink节点通过无线数据通信网络等外部网络将数据发送到中央信息系统中，并且通过具有开放性的计算机网络实现信息交换和共享。以此，实现Sink对物品的“透明”式的管理。与此同时，用户利用控制中心发送指令到传感器节点。图2.1WSN网络结构
物联网感知层位置隐私安全保护技术的研究-8-总而言之，WSN网络在传送数据过程中将网络传输技术、传感器技术和分布式信息处理技术相结合，可得到物理世界的信息数据，整个传输过程实现了“人与人、人与物、物与物”之间互连[24]。不同的网络结构对组建性能优良的网络起着十分重要的作用，对网络协议设计的复杂度和性能的发挥、生命周期以及隐私安全等性能有着直接的影响。按照节点功能和网络拓扑结构层次，通常将WSN网络结构划分为平面网络结构、分簇式网络结构、混合网络结构和Mesh网络结构四种结构。本文主要研究前两种结构：(1)平面网络结构平面网络结构是WSN网络拓扑结构中最基本、最常见的，其实质就是一种AdHoc网络的结构形式。主要优点是在网络的覆盖区域中，无中心节点、各节点地位平等、拥有相似功能；整个网络拓扑结构简单，单个节点的加入或者退出对网络整体的工作影响不大，不容易发生瓶颈效应，易于维护和可靠性高等特点。节点之间通过泛洪操作生成路由路径。平面网络结构，如图2.2所示。图2.2平面网络结构(2)分簇式网络结构分簇式网络结构是由平面网络结构延伸而来。分簇式网络结构主要将网络节点按照其具有的某种关联性划分为簇，不同簇之间采用平面网络结构。在一个簇内，将骨干节点称之为簇头(cluster-head)，一般传感器节点称之为成员节点(sensors)。一个簇内，往往只有一个cluster-head节点，若干个sensors节点。sensors节点将采集到的数据，进行简单的处理之后发送给cluster-head节点，cluster-head节点将收集到的数据包进行进一步深度融合之后，将数据发送出去，主要优势是减少了网络中数据包传输数量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络源位置隐私保护路由协议[J]. 李道全,张玉霞,魏艳婷. 计算机技术与发展. 2019(07)
[2]WSNs中规避攻击者的源位置隐私保护路由协议[J]. 詹佳程,王秋华,欧阳潇琴. 计算机工程与应用. 2019(12)
[3]基于虚拟环的源位置隐私保护路由协议[J]. 孔祥雪,袁少卿,陈梦. 传感器与微系统. 2018(01)
[4]WSN中基于定向随机的幻影路由隐私保护协议[J]. 周创,胡晓辉. 计算机应用研究. 2018(10)
[5]无线传感器网络中源节点位置隐私保护方案研究[J]. 张江南,褚春亮. 传感技术学报. 2016(09)
[6]WSN中源节点隐私保护协议研究[J]. 孙美松. 数字技术与应用. 2015(01)
[7]无线传感器网络位置隐私保护技术[J]. 彭辉,陈红,张晓莹,范永健,李翠平,李德英. 软件学报. 2015(03)
[8]基于最小能耗路由的源节点位置隐私保护协议[J]. 刘学军,李江,李斌. 传感技术学报. 2014(03)
[9]基于角度和概率的WSN源位置隐私保护路由研究[J]. 赵泽茂,刘洋,张帆,周建钦,张品. 山东大学学报(理学版). 2013(09)
[10]WSNs中基于幻影单径路由的源位置隐私保护策略[J]. 陶振林,刘宴兵,李昌玺. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2013(02)
硕士论文
[1]基于物联网设备指纹的情境认证技术[D]. 杜俊雄.南京邮电大学 2019
[2]西双版纳电信NB-IoT关键技术及应用研究[D]. 陈玉萍.南京邮电大学 2019
[3]电梯管理系统的设计与实现[D]. 贾音.西安电子科技大学 2019
[4]基于ZigBee技术的家居环境监测系统设计与实现[D]. 安雨龙.西安电子科技大学 2019
[5]无线传感器网络中源位置隐私保护策略研究[D]. 刘敬坡.南华大学 2019
[6]物联网感知层位置隐私保护技术研究[D]. 王沁园.电子科技大学 2018
[7]无线传感器网络源节点位置隐私保护策略研究[D]. 袁少卿.天津大学 2017
[8]物联网中源节点位置隐私保护策略研究[D]. 周瞭永.重庆邮电大学 2016
[9]物联网感知层节点隐私保护技术的研究[D]. 倪广源.东南大学 2016
[10]无线传感器网络源节点位置隐私保护方案研究[D]. 褚春亮.天津大学 2016
本文编号：3301038
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