一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法技术

本发明专利技术公开了一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法，首先，依据现有的幻影路由策略创建幻影节点P；接着，按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由；然后，以中间节点A创建主树干路由路径；最后，以主树干路由路径上的节点创建干扰分支路径。该方法在网络能量消耗大的区域仅创建主树干路径，不增加能量空洞区域的能量消耗，从而不降低网络寿命，充分利用远离Sink区域节点的多余能量，在能量充足的区域创建尽可能多的干扰分支路径。基于冗余干扰路由路径的新颖树路由策略能够达到非常高的源节点位置隐私保护能力，同时使网络达到能量均衡，并使网络寿命达到最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法
本专利技术涉及一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetwork)是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。任意一个传感器节点N侦测到信息就会向距离基站(Sink)最近的邻居节点A发送监测信息，A重复节点N的动作直到信号最终被基站接收。基于该过程的无线传感器网络会存在安全性和能量空洞及路由机制与协议的有效性问题。第一，在安全性方面。基于幻影路由的研究中，很少有关于幻像节点保护的措施，如果幻像节点安全性不高，幻影节点的数据通过最短路由策略将数据发送到Sink，那么将会导致攻击者(adversaries)可以通过寻回方法找到幻影节点，而有研究表明攻击者寻回到幻影节点后，仍然有相当高的可能寻回到源节点，从而使真实的源节点安全性受到一定的威胁。第二，在网络寿命方面。大多数研究往往考虑隐私保护协议本身的能量消耗最小化，以使网络寿命最大化。但在很多研究中，安全性与能量消耗是矛盾的。往往为了安全性的考虑，产生更多的干扰路径，这就意味着网络需要付出额外的能量消耗，导致网络寿命急剧下降从而影响网络寿命，其能量消耗不会好于简单的不考虑隐私保护的路由协议；其次，能量消耗与网络寿命往往并不存在直接的相关关系。因此，需要具体的对待网络不同区域的能量消耗，协议在不同区域的能量消耗情况才能更好的优化网络能量消耗与网络寿命的关系。第三，路由机制与协议的有效性方面。建立虚假源是一种较好的隐私保护方法(相当于本专利技术中的干扰分支路由)，但在目前的研究中建立虚假源与真实源节点之间的同步机制是一件非常困难的事情。因为真实源节点数据的产生是事件触发的，而假源节点要求尽可能的远离真源节点，由于传感器节点的通信能力非常有限，传播时延非常大。因而如何使真源节点在有数据产生时，通知假源节点也同步发送假数据目前是一件非常困难的事情，而不同步的虚假源往往更容易暴露真实的源节点。此外，虚假源的能量消耗较大的问题也一直是虚假源策略难以运用的另一个最大问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种适应于无线传感器网络中一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法，通过建立一个树形的路由协议，从而保护源节点的位置的同时是网络整体寿命最大化。一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法，首先，依据现有的幻影路由策略创建幻影节点P；接着，按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由，其中，A为中间节点，T为网络边界节点，Φ≥2；然后，以中间节点A为发起节点，创建到达基站并反向达到网络边界的主树干路由路径；最后，以主树干路由路径上的节点创建干扰分支路径。所述干扰分支路径创建于基站的一跳范围外。所述位于主树干路由路径上第i环的节点创建的干扰分支路径条数ki需满足如下的关系：其中，i为主树干路由路径上节点所在幻影路由网络中的环号，i>1，r为每环的路由长度，r<<R，且R＝mr，R为网络半径，，m表示网络内的总环数个数；λ为事件发生的设定概率，eu为单位长度的路由路径需要的能量，是一个大于1的系数，y表示第y环，且y≥2；所述事件发生概率是指网络中任何一节点感知事件的概率。所述按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由的具体过程如下：1)PA创建幻影节点P依据左手规则从最左边选择离基站最近的节点X，节点X依据左手规则从最左边选择与节点X距离基站相同跳数的节点Y，节点Y再依据左手规则从最左边选择离基站最近的节点，即轮流依据左手规则选择距离基站最近和相同跳数的节点，直到传播的距离达到设定的跳数Φ时，以当前节点A作为中间节点，形成第一个分支路由的一部分PA；2)PT创建幻影节点P依据右手规则，向最右节点S发送一个“请求伪数据包”的发送请求包，其中，请求包中包含伪数据包发送的频率，表示请求节点S需要定时向幻影节点P发送伪数据包；然后，节点S依据右手规则向最右节点T请求发送伪数据包，然后，节点T向节点S发送伪数据包，一直到网络边界，以在网络边界上找到的节点T与幻影节点P之间形成第一个分支路由的另一部分PT。所述以中间节点创建主路由路径的过程如下：1)中间节点A向基站的路由方向创建：中间节点A每次选择离基站最近的邻居节点作为下一跳节点，直到将数据包发送到基站；该创建过程属于现有的最短路由创建方法；2)中间节点A向与基站相反的路由方向创建：中间节点选择离基站最远的邻居节点作为下一跳节点，并发送“请求伪数据包”请求，节点B收到请求后，按请求给出的频率产生伪数据包发送给中间节点A；节点B检查是否还有比节点B更远离基站的邻居节点，如果有，则节点B又给离基站最远的邻居节点发送“请求伪数据包”，重复该检查过程，直到网络的边界，没有节点有比自己更远离基站的邻居节点为止。所述干扰分支路径的创建过程如下：所述主树干路由路径上的节点B依据左手规则向与自己Hop数最接近的邻居节点U发送“请求伪数据包”，节点U然后给节点B发送伪数据包，而节点U同样向节点V发送“请求伪数据包”，一直达到网络边界为止，建立起一条主树干路由路径的干扰分支路径。当路由路径运行达到设定的时间后，销毁当前路由路径，接着幻影节点P重新选择一个新的与原来分支不相同的路由方向或者创建新的幻影节点，建立一条新的第一个分支路由，然后，再创建新的主树干路由路径，最后，以主树干路由路径上的节点创建干扰分支路径。所述路由路径运行达到设定的时间，通常是指当前路由已经稳定运行到达了设定的时间，在稳定运行阶段，每个节点一旦加入到了路由路径中，那么每个节点都按以下原则运行：在发送频率周期内是否收到真实数据包，如果收到了真实数据包，则真实数据包不丢弃，在发送时刻到来时，发送真实数据；如果在规定的周期内没有收到真实数据，则按照指定的频率产生伪数据包，同样在发送时刻到来时发送伪数据包。在树形路由稳定运行一段时间t(t为系统设定的值，比如2小时)后，系统通过幻影节点依据上述方法创建新的树形路由，销毁原来的树形路由，从而使攻击者在重新创建树形路由后需要重新开始攻击，从而起到强的源位置隐私保护的作用。如此过程一直反复下去，直到整个网络死亡。所述销毁路由路径是指如果幻影节点P与中间节点A在超时的时间间隔内都没有收到真实的数据包，那么，则判定当前的路由路径已经被丢弃；幻影节点P与中间节点A向参与路由的邻居节点发送停止路由信息；每个接收到停止路由信息的节点在发送一次停止信息后，再不发送任何信息了，直至整个路由路径停止发送信息，完成路由路径的销毁。有益效果本专利技术提出一种适应于无线传感器网络中强源位置隐私保护能力的路由构造方法，首先，依据现有的幻影路由策略创建幻影节点P；接着，按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由，其中，A为中间节点，T为网络边界节点，Φ≥2；然后，以中间节点A创建主树干路由路径；最后，以主树干路由路径上的节点创建干扰分支路径。该方法在网络能量消耗大的区域仅创建主树干路径，不增加能量空洞区域的能量消耗，从而不降低网络寿命，充分利用远离sink区域节点的多余能量，在能量充足的区域创建尽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法，其特征在于，首先，依据现有的幻影路由策略创建幻影节点P；接着，按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由，其中，A为中间节点，T为网络边界节点，Φ≥2；然后，以中间节点A为发起节点，创建到达基站并反向达到网络边界的主树干路由路径；最后，以主树干路由路径上的节点创建干扰分支路径；所述干扰分支路径创建于基站的一跳范围外；位于主树干路由路径上第i环的节点创建的干扰分支路径条数k

【技术特征摘要】
1.一种强源位置隐私保护能力的路由构造方法，其特征在于，首先，依据现有的幻影路由策略创建幻影节点P；接着，按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由，其中，A为中间节点，T为网络边界节点，Φ≥2；然后，以中间节点A为发起节点，创建到达基站并反向达到网络边界的主树干路由路径；最后，以主树干路由路径上的节点创建干扰分支路径；所述干扰分支路径创建于基站的一跳范围外；位于主树干路由路径上第i环的节点创建的干扰分支路径条数ki需满足如下的关系：其中，i为主树干路由路径上节点所在幻影路由网络中的环号，i>1，r为节点的发送半径，即每环的宽度，r<<R，且R＝mr，R为网络半径，m表示网络内的总环数个数；λ为事件发生的概率，eu为单位长度的路由路径需要的能量，是一个大于1的系数，y表示第y环，且y≥2；所述事件发生概率是指网络中任何一节点感知事件的概率。2.根据权利要求1所述的强源位置隐私保护能力的路由构造方法，其特征在于，所述按照设定的跳数Φ，以幻影节点P创建由PA和PT形成的第一个分支路由的具体过程如下：1)PA创建幻影节点P依据左手规则从最左边选择离基站最近的节点X，节点X依据左手规则从最左边选择与节点X距离基站相同跳数的节点Y，节点Y再依据左手规则从最左边选择离基站最近的节点，即轮流依据左手规则选择距离基站最近和相同跳数的节点，直到传播的距离达到设定的跳数Φ时，以当前节点A作为中间节点，形成第一个分支路由的一部分PA；2)PT创建幻影节点P依据右手规则，向最右节点S发送一个“请求伪数据包”的发送请求包，其中，请求包中包含伪数据包发送的频率，表示请求节点S定时向幻影节点P发送伪数据包；然后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘安丰，高超，刘语欣，龙军，贺晟，刘潇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43