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无线传感器网络基站位置隐私保护协议研究

作　者: 李福龙
导　师: 宋颖慧
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络 基站位置隐私保护 动态调整节点包发送速 率 贪心路径选择
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


无论在民用或军事领域，无线传感器网络均具有广泛的应用前景，如用于战场环境下敌情的监测、智能家居、珍稀野生动物监测等。一个典型的无线传感器网络由一个基站和大量普通的传感器节点组成。传感器网络中节点将采集到的消息发送给基站并最终由基站发送给网络的管理者。此外，网络的管理者也通过基站发布新的监测任务。作为无线传感器网络的消息接收中心和控制中心，基站是无线传感器网络中的关键节点。一旦基站被攻击者攻击，整个传感器网络将无法正常工作，甚至瘫痪。因此，保护网络中基站的位置十分重要。攻击者可以通过逐跳追踪数据包的方式或者全局流量分析的方式定位基站的位置，继而实现对基站的打击并导致整个网络的失效。。本文针对全局流量分析的攻击者进行了相关研究，根据全局流量分析攻击者定位基站的特点，提出了基于动态调整节点包发送速率的基站保护策略SRA。SRA通过基站控制网络中所有节点的包发送速率，使得网络中的所有节点具有相同的包发送速率并根据网络中当前源节点的个数动态的调整节点的包发送速率。由于所有的节点具有相同的包发送速率，攻击者无法通过观察网络流量来定位基站。此外，本文根据网络中源节点的个数而动态调整节点的包发送速率进一步减少网络中发送伪包的数量，降低网络的通信开销。理论分析以及模拟结果显示，SRA相对于周期采集方式可以更有效的抵御全局流量分析的攻击者，在降低通信开销的情况下，安全性得到了提高。本文在SRA的基础上，进一步提出了基于贪心路径的基站保护策略GCR。SRA策略根据网络中源节点个数设定全网节点的包发送速率，理论分析表明，根据网络瓶颈节点的共享度来设定网络中节点包发送速率，可以保证零丢包、零延迟的传输所有源节点到基站的消息，而且网络中瓶颈节点共享度永远小于等于网络中源节点个数。在不丢包，不带来额外延迟的情况下，GCR可以以更小的通信开销带来与SRA相同的安全性。实验表明，与SRA相比，GCR能够有效保护基站的位置隐私且具有较低的通信开销。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 无线传感器网络总述  11-17
    1.2.1 无线传感器网络的基本架构  11-12
    1.2.2 无线传感器网络的特点  12-15
    1.2.3 无线传感器网络的应用  15-16
    1.2.4 无线传感器网络安全问题概述  16-17
  1.3 本文研究内容  17
  1.4 论文组织  17-18
  1.5 本章小结  18-19
第2章 WSN关键节点位置保护协议研究  19-31
  2.1 源节点位置保护与基站位置保护  19-20
  2.2 攻击者模型  20-22
  2.3 典型的位置隐私保护协议  22-30
    2.3.1 周期采集算法  23-24
    2.3.2 幻影路由协议  24-27
    2.3.3 环路陷阱路由协议  27-28
    2.3.4 位置保护路由协议  28-30
    2.3.5 伪基站协议  30
  2.4 本章小结  30-31
第3章 基于动态调整节点包发送速率的基站保护策略SRA  31-49
  3.1 系统模型假设  31-33
    3.1.1 网络模型  31-33
    3.1.2 攻击模型  33
  3.2 周期采集算法  33-34
  3.3 SRA策略基本思想  34-35
  3.4 基站位置隐私保护策略SRA详细设计  35-40
    3.4.1 网络初始化  35-36
    3.4.2 SRA策略  36-40
  3.5 仿真系统的设计与实现  40-45
    3.5.1 仿真环境  40
    3.5.2 实验环境  40-41
    3.5.3 系统功能模块  41-45
    3.5.4 试验参数设置  45
  3.6 实验与仿真  45-47
    3.6.1 通信开销  45-46
    3.6.2 安全性  46-47
    3.6.3 消息延迟  47
  3.7 本章小结  47-49
第4章 基于贪心路径的基站保护策略GCR  49-58
  4.1 基于瓶颈度的速率调整策略  49-51
  4.2 基站位置隐私保护策略GCR  51-52
  4.3 实验对比和分析  52-56
    4.3.1 通信开销  52-55
    4.3.2 消息延迟和安全性  55-56
  4.4 本章小结  56-58
结论  58-60
参考文献  60-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-67
致谢  67-68
简历  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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