无线传感器网络中重要节点位置隐私保护技术研究

This proposal is oriented to several challenge issues concerning location privacy protection of important nodes in wireless sensor networks. We propose a suit of schemes for protecting location privacy of different types of nodes both individually and comprehensively. First, in the view of existing location privacy protection protocols are all designed for stationary sources, a mobile source-oriented protocol is proposed to protect mobile sources; second, since existing location privacy protection protocols cannot provide comprehensive base-station protection, we propose a novel location privacy protection scheme which can protect base-station location from topology discovery phase straight to data transmission phase; finally, in order to protect the locations of source and base-station at the same time, we propose a node location protection scheme based on active detection strategies. The scheme can enhance the protection of source and base-station location both individually and simoutaneously at the cost of extra deployment effort for detection nodes.

本课题针对无线传感器网络中重要节点位置隐私保护存在的若干挑战性问题，提出一系列解决方案，实现对单类以及多类重要节点位置的有效保护：首先，针对已有静态源位置隐私保护协议不适用于源节点可持续移动这一问题，提出一种移动源位置隐私保护协议；其次，针对已有基站位置隐私保护研究未兼顾从拓扑发现到数据传输整个过程这一问题，提出一种面向全过程的基站位置隐私保护方案。最后，针对源或基站的位置隐私保护割裂进行研究无法同时保护源和基站位置这一问题，提出一种基于主动检测的节点位置隐私保护方案，以增加检测节点部署开销为代价，实现在同一时空环境中对源和基站位置的保护，且进一步优化源或基站位置隐私保护策略。

无线传感器网络已被广泛应用于军事和生活的各个领域。然而，由于节点在能量、存储以及通信方面的限制，传感器网络容易受到各种攻击。近年来的研究发现，通过对传感器网络中某些重要节点（如源节点、基站）的定位，攻击者不仅能够获得与节点位置相关的重要信息，甚至能够通过攻击节点而窃取节点内部的私密信息。本项目针对无线传感器网络中重要节点位置隐私保护存在的若干挑战性问题，提出一系列解决方案，实现对单类以及多类重要节点位置的有效保护。.首先，提出两种抵御全局流量攻击的基站位置保护协议SRA和L-SRA。SRA设计包发送速率的动态时间区间切分策略，并根据每个时间区间内当前网络中的源节点数量调整每个节点的包发送速率。为了进一步减小通信开销， L-SRA通过贪心算法均衡真实数据包产生的流量，减小瓶颈节点（流量最大的节点）的包发送速率。实验证明SRA与L-SRA具有较小的端到端实验和通信开销。.其次，提出基于伪源节点及多样性伪轨迹的源位置保护策略。首先，该策略设计轻量级加密方法隐藏真伪消息抵御攻击者的局部窃听；其次，该策略设计远离源节点的伪源节点和代理源节点产生方法，诱导攻击者因为追踪假消息或事件消息而追踪至伪源节点或代理源节点，从而致使攻击者远离源节点；最后，该策略当且仅当源节点因监测到目标而存在时产生假消息，在增强源节点安全性的同时降低通信开销，具有轻量级的特征。.最后，提出基于主动检测的基站位置隐私保护方案，能够实现在无人监管环境下的移动基站位置保护。该方案通动设计攻击者检测节点部署环境和检测方法，实现对攻击者的有效检测。基于攻击者出现的时间触发对基站的保护，降低通信开销；通过监测攻击者出现的地点，提高基站重定位的安全性，增强基站的位置保护水平。