基于Hilbert填充曲线的海洋无线传感网源节点位置隐私保护方法

发布时间：2021-10-24 23:16

　　节点位置保护对于海洋无线传感器网络（MWSNs）至关重要,尤其是对于无人值守的环境。然而,由于大多数静态部署,传感器的能量、存储和通信能力的限制,MWSNs容易受到各种位置（和衍生）攻击的影响。该文从攻击和防御两个方面研究节点位置隐私保护问题。首先,针对两种重要节点（包括基站和源节点）提出了一种新的二相定位攻击,它可以在少量的本地无线传输监视中找到基站节点,反向跟踪源节点的位置。与现有方法不同,提出的攻击根据传输方向确定节点位置,从而突破现有的防御。然后,为了抵御这种攻击,该文设计了一种基于Hilbert填充曲线的传感器网络路由节点位置隐私保护方法（HLPS）。攻防理论分析与对抗实验表明,该方法能够保护目标节点的位置隐私,具有较小的通信和计算开销。 

【文章来源】：电子与信息学报. 2020,42(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

海上无线传感器网络示意图

(2)基站位置的估计：Ai根据位置采样信息，采用最小二乘法将位置拟合成一条直线l:y=ax+b,a和b可以表示为(3)位置采样集合进行拟合，并去除噪声，定位基站[2]：假设k个估计点的位置集合为LS，使用聚类的方法清洗LS中的噪声点，去噪过程的主要步骤分为：(a)攻击者首先对LS集合进行层次化聚类；(b)根据聚类结果，找到最大的类Cmax;(c)Loc(Cmax)即为去噪后基站的估计位置，如图2(c)和图2(d)所示。

基于上述观察，与文献[2]所针对单基站的无线传感网络应用场景不同，本文针对多基站的现实无线传感器网络场景，提出一种基于Hilbert填充曲线的环绕式节点位置隐私保护路由方法。如图4所示，每个节点将其感知范围内的其它节点划分为4个子节点集(分别为Next节点集、Prior节点集、向心节点集和离心节点集)，其中，向心节点集是指以基站为圆心，当前传感器节点到基站的距离为半径所成圆域与以当前传感器节点为圆心，其最大感知距离为半径所成圆域的交集中所含的节点集合；离心节点集是指以当前传感器节点为圆心，其最大感知距离为半径所成圆域的节点集合为论域，其是向心节点集的补集。在逐跳的信息路由中，每个节点以既定的概率及约定的线序从Next节点集或其它节点集选择相应的子节点集中的某个节点发送信息。需要注意的是，信息是加密传输的，且对于向心节点集和离心节点集的选择是由信息的加密状态位设定的。因此，攻击者无法通过信息转发关系来推断中继节点与基站的相对位置关系。具体地，本文提出的路由方法主要包括网络初始化和信息发送两个阶段。

【参考文献】：
期刊论文
[1]移动环境下LBS位置隐私保护[J]. 彭志宇,李善平.  电子与信息学报. 2011(05)
[2]传感器网络中基于源节点有限洪泛的源位置隐私保护协议[J]. 陈娟,方滨兴,殷丽华,苏申.  计算机学报. 2010(09)



本文编号：3456181