无线传感器网络节点位置隐私保护问题研究

【摘要】随着科技的发展,人们的生活越来越趋向于自动化、智能化,信息与物质间的联系日益增强。WSN(WirelessSensorNetwork)正是在这发展大潮中诞生的一员,无线传感器网络具有感知能力,通信能力,面向应用等特性,成为众多学者与工程研究的热点。WSN网络由若干无线传感器节点构成,这些节点被布置到需要监测的区域后自发的建立网络并采集数据,节点间以无线多跳的方式相互通信,将采集到的信息汇聚后提供给用户。WSN网络具有感知、自组织、多跳通信等特点,此外传感器节点作为电池供电的微电子设备,WSN网络还具有能量受限、计算能力弱、存储能力低下等特点。正是由于WSN网络的这些特点,节点计算存储能力以及网络能量消耗成为设计应用于WSN的方案需要考虑的因素。位置隐私保护,是WSN安全性研究的一个分支,旨在保护网络中节点位置隐私信息,避免攻击者获取了节点的位置信息后对网络功能或性能上的破坏。在位置敏感的应用中,位置隐私保护显得尤为重要。如军事上,战争控制中心在战争区域布置传感器节点监控军队行进驻扎,军队所在的位置就是极为敏感的,它往往是战争成败的关键信息；再如在稀有资源开采上,传感器节点被布置在开采区域中探测稀有资源的位置,在巨大利润的趋势下,不法分子尽力获得节点位置信息,从而获取稀有资源。同时,由于WSN网络环境开放、无线信号容易被监听,位置隐私问题受到很大的威胁,所以说对WSN网络中节点位置隐私保护的研究是很有必要的。WSN网络下的位置隐私保护策略虽然已经取得了颇丰的成果,但是研究者对网络中攻击者赋以约束条件,在实际应用中,攻击方式和目标都是多样的。本文针对WSN面临的多样性攻击进行研究：一方面,分析设计保护方案能够同时抵御多样性的攻击；另一方面,在保证位置隐私安全性的同时降低网络消耗。本文的主要工作如下：1.针对实际WSN中攻击多样性：流量分析和数据包追踪攻击可能同时存在,攻击目标可能是源节点也可能是汇聚节点。为此,提出针对多样性攻击的WSN位置隐私保护方案。通过破坏数据包相关性来抵御数据包追踪攻击,通过增加伪源节点和伪汇聚节点来抵御流量分析攻击,同时,采用伪汇聚节点分组、概率丢弃冗余数据包、哈希替代加密计算等方式,降低网络资源消耗。2.针对WSN位置隐私保护策略在工作过程中可能导致“欠保护”和“过保护”的情况,提出了利用传感器节点对攻击者进行监测,并对网络安全等级做出实时评估,在不同安全等级下实施不同保护力度的保护方案。避免了使用低力度保护方案带来的保护不周,同时也降低高力度保护方案带来的不必要的能量消耗。
【作者】章青；
【导师】仲红；
【作者基本信息】安徽大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】WSN；位置隐私保护；源节点；汇聚节点；多样性；

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