无线传感器网络源节点位置隐私保护方案研究

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1、无线传感器网络源节点位置隐私保护方案研究ResearchonSourceLocationPrivacyProtectioninWirelessSensorNetworks学科专业：控制工程研究生：褚春亮指导教师：刘丽萍副教授企业导师：肖鸣皋高级工程师天津大学电气与自动化工程学院二零一五年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证

2、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要无线传感

3、器网络被广泛的应用于无人值守的环境中，从野生动物的监测到军事的追踪。很多时候被监测的目标因为安全的原因需要被保护。源节点的位置隐私变的越来越重要，由于无线传感器网络开放的特性和缺乏具有物理特性的边界，因此它不能被传统的加密措施所保护，比如加密和认证。本文主要研究工作与创新点总结如下：(1)总结了无线传感器网络的主要特点，安全问题，应用前景以及今后的发展趋势等。概述了无线传感器网络中位置隐私保护的敌我双方的网络模型，面临的安全威胁以及研究现状与进展。介绍了分支假路径策略(BFP)，环形陷阱路由(CEM

4、)等传统源节点位置隐私保护协议。并且分析了上述两种协议的在敌人平均追踪时间，网络能量消耗，以及数据延迟等方面的不足之处。(2)为了解决敌人追踪路径过于单一和逆向追踪跳数过短导致源节点安全周期较短的问题，我们提出了一个基于假包的单个虚拟圆环路由策略（SVCRM）。通过设计出新的的路由协议，能够使数据包在更多的路径上传递，同时增加敌人的追踪跳数，使位置隐私最大化。评价的最主要的指标是敌人的平均追踪时间。(3)另外考虑到虚拟圆环节点过早失效导致路有空洞进而网络寿命大幅下降这一问题，我们又对上述路由协议进行

5、了改进，提出了基于假包的多个虚拟圆环策略(MVCRM)。仿真结果显示，SVCRM策略可以获得较长的安全时间，同时在时间延迟和能量消耗上并没有较多增加。本文首次考虑到跳数和数据包发送频率两者共同对安全时间的影响。当汇聚节点和源节点之间的跳数较少时，提出了一种基于跳数和频率的一种切合实际应用的策略，可以应用于很多实际的应用中。关键字：无线传感器网络；位置隐私保护；平均追踪时间；SVCRM；MVCRMABSTRACTWirelesssensornetworks(WSN)areusedinavarietyo

6、fapplicationareasforunattendedeventmonitoringfromwildlifetomilitarytracking.Manytimes,theobjectneedstobeprotectedforsecurityreasons.Sourcelocationprivacy(SLP)isbecominganemergingtopicinwirelesssensornetworks,becauseitcannotbefullyaddressedbytraditional

7、cryptographicmechanisms,suchasencryptionandauthentication,owingtotheopennatureofasensornetworkandlackofaprotectedphysicalboundary.Themainresearchworkandinnovationaresummarizedasfollows.(1)Thethesissummarizesthemainfeaturesofwirelesssensornetworks,secur

8、ityissues,prospectsandfuturetrendsandsoon.Thenthemodelofthesystemandtheadversary，thesecuritythreatswhichwefaceandtheresearchstatusandprogressarepresented.ThisthesisdescribesthedirectionalroutingagreementandCEMroutingagreementandothertra