[发明专利]一种WSNs中的源节点位置隐私保护策略

说明书

针对目前无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）中基于幻影节点的源节点位置隐私安全方案中存在的幻影节点与源节点之间传输路径不够多样化、幻影节点分布区域靠近源节点、通信开销大等问题，本文提出一种基于扇形域幻影路由的源节点位置隐私保护方案。该方案利用扇形域与中心节点V的坐标位置，增加幻影节点位置选取多样性，实现幻影节点分布区域远离源节点，并且完全避开攻击者的可视区，从而保护源节点的位置安全。理论分析和仿真实验表明，本协议在降低通信开销的同时，保证了源节点位置更高的安全性。

技术领域：

本发明属于无线传感器网络安全技术领域，涉及源节点位置安全的策略。

背景技术：

源节点位置隐私安全问题在无线传感网络中广受人们的关注。在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)中大量的微型传感器节点被广泛应用于交通管理、灾难预警、医疗卫生、国防军事、环境监测、工业制造等诸多领域，收集有效信息。源节点信息如果无法得到保护，那么目标的安全性也随之受到威胁。甚至会对网络带来毁灭性的打击。

现有的大部分基于幻影节点的源节点位置隐私保护方案中，大部分以牺牲通信开销为代价来换取源节点的位置安全，这种方式会降低网络的效率。由于无线传感网络的节点资源十分受限，因此在兼顾网络节点性能的同时对提高源节点位置安全是首要考虑的。为此，本文在现有的源节点保护策略的基础上，提出了WSNs中基于扇形域幻影路由的源位置隐私保护策略，方案在路由的过程中数据包能够完全避开源节点的可视区，避免了产生失效路径的产生加大了攻击者回溯到源节点的难度。同时利用中心节点V筛选幻影节点，确定幻影节点域，保证幻影节点位置多样性，并以较小的通信开销保证了源节点的位置安全。

发明内容：

本发明的目的是利用扇形域与中心节点V的坐标位置，增加幻影节点位置选取区域范围和多样性，并且完全避开攻击者的可视区，从而保护源节点的位置安全。其具体过程如下：

1)以基站为中心进行网络初始化，实现网络中的每个节点记录自己和邻居节点距离基站的跳数以及邻居节点的坐标信息；

2)源节点R_max跳有限洪泛,利用中心节点V坐标，将P_Area1均匀分成ω份扇形区域并定义这些扇形区域为Domain1，Domain 2，…，Domainω。

3)源节点随机选择一个扇形区域Domainλi，并计算角度β；

4)判断幻影节点横坐标P_X与中心节点V_X的横坐标大小，若P_XV_X,则先经过h跳(h∈[R_min,R_max])跳后到达幻影节点P，随后继续进行有向路由，直到跳数到达R_max跳停止。反之，则根据幻影节点P的位置找到其所在域Domainλi中A_λi的坐标，并计算A_λi”的坐标，回滚到可变夹角路由阶段；

5)利用角度β计算同跳数路由跳数h_m,转发节点开始按靠近x轴方向规则进行h_m跳到A_λi节点或A_λi”节点；

6)向量内积法来计算夹角选定夹角值最小的节点作为下一跳节点。直到转发节点为基站或者A_λi节点或A_λi”节点为止。

为了证明该发明的安全性，WSNs中基于扇形域幻影路由的源位置隐私保护方案和PUSBRF算法、HBDRW算法在通信开销和安全性等不同的衡量指标之间进行了对比。实验结果表明，本方案在降低通信开销的同时，保证了源节点位置更高的安全性。

附图说明

图1详细描述了安全时间和有向路由跳数关系。