公共移動網絡中節點位置隱私保護方法研究

袁浩　毛穎穎

摘 要： 公共移動網絡中用戶隱私信息的泄露成為無線傳感網絡的安全隱患，因此隱私保護是網絡信息安全研究的重點課題之一。提出運用改進蟻群算法保護公共移動網絡中節點位置信息。利用蟻群最優理論給出內在路由探索方法，通過信息素局部更新控制信息素的揮發情況，使數據包在不同節點間實現數據傳輸，根據蟻群理論中數據隨機傳輸的特性，使攻擊方無法獲取已捕獲數據包的來源節點，從而達到網絡源節點位置隱私保護的目的；對于匯聚節點位置隱私問題，提出了動態路由協議理論，根據SA?DRP路由協議，以不同概率向安全區域及非安全區域發送數據包，且須保證以上兩個區域接收真實包等同于虛假包，并使匯聚節點轉發虛假包的方式保護該節點位置隱私。實驗證明，利用文中方法可以有效保護公共移動網絡節點位置。

關鍵詞： 公共移動網絡； 節點位置； 隱私保護； 無線傳感網絡

中圖分類號： TN711?34； TP178 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）16?0035?03

Abstract： The leakage of users′ privacy information in public mobile network becomes a security risk of wireless sensor network， so privacy protection is one of the key issues in network information security research， and the improved ant colony algorithm is proposed to protect node location information in public mobile network. The ant colony optimization theory is used for the internal routing exploring approach. The pheromone volatilization is controlled by pheromone local update， so that the packet data transmission between different nodes is realized and the attacker cannot get the source nodes of its captured data packet according to the characteristics of data transmission in random ant colony theory， so as to achieve the purpose of privacy protection of the network source node location； as for the sink node location privacy problem， a dynamic routing protocol theory is proposed， with which data packets are sent to the safety and non?safety areas in different probability according to the SA?DRP routing protocol. In this process， the above two areas must be ensured to receive the real package equivalent to false packets， and the false packets must be transmitted by the sink nodes to protect these nodes′ location privacy. The experiment results show that the proposed method can effectively protect the node location of public mobile network.

Keywords： public mobile network； node location； privacy protection； wireless sensor network

0 引 言

飛速發展的信息時代計算機應用技術日趨成熟，現代人獲知信息的方式也越來越多，一些新技術、新理念也在不斷發展，無線傳感網（WSN）就是其中一項代表性技術，并已經融入人們日常生活中[1]。WSN使各種事物通過感知設備緊密地聯系在一起，然后利用網絡中的信息交換與信息傳輸使人們可以更客觀、深入地了解世界。對于公共移動網絡而言，無線傳感網至關重要，海量感知信息通過計算機處理以及數據挖掘轉化成有價值信息，指導人們的生產和生活[2?3]。文獻[4]提到通過各個領域和WSN技術結合，開發及應用許多新事物與新思想，并潛移默化地改變著人們的生活方式，這充分說明了其本身具有極大的開發潛質。WSN通過頻繁的信息交換，讓人們對身邊事物了解的更加透徹[5?6]。文獻[7]指出通常WSN在開放的公共環境中布置較多，這也使得攻擊手更容易攻擊和破壞感知設備，若感知設備被攻擊手捕獲，然后發布惡意信息，就會威脅到整個網絡。此外，通過跟蹤嵌入感知設備，攻擊手能夠獲得目標物體的準確位置，使用戶個人敏感信息外泄。因此，必須結合最新理論和技術加強WSN隱私保護能力，保護WSN中隱私信息與節點安全。

網絡信息安全的重要性毋庸置疑，于是文中提出利用改進蟻群算法使公共移動網絡中節點位置隱私信息獲得保護的方法。

1 公共網絡節點位置隱私保護endprint

1.1 基于改進蟻群算法的源節點位置保護策略

在WSN中，增加網絡運行時間的一個重要方式就是減少能耗，通過模擬螞蟻行為使蟻群可以找出源節點和基站之間的最短路徑，然后平均分配所有節點信息素概率。

螞蟻[k]嘗試在網絡中找出能量消耗最小路徑，由[s]節點出發，通過鄰居節點[ri]，最終到達[d]。螞蟻出發時間不限，基站節點接收傳輸數據的同時，節點選擇下一個接收者[r]的概率為：

1.2 基于安全區域匯聚節點保護策略

為了實現對無線傳感器網絡匯聚節點位置隱私的保護，提出以安全區域動態路由理論為基礎，利用在非安全區域和安全區域概率性發送包以及匯聚節點轉發虛假包方式，實現對節點位置隱私安全的保護。文中設定向安全區域發送包的概率為[Ps]，產生虛假包概率為[Pf]，虛假包存在時間設置為[Tf]，以上三個變量表示路由協議自定義參數，需根據具體情況獲取合適參數值。

使更多數據包靠近匯聚節點位置是多數傳感器網絡中的大體趨勢，須使各個節點發送網絡數據包的概率相近，通過利用SA?DRP路由理論調控發包概率來實現調控。非安全區域內傳感器節點個數用[Nns]表示，安全區域內傳感器節點個數用[Ns]表示，設定[ω=NnsNs]為兩個區域節點個數比值，則在非安全區域的某一節點接收數據的概率是[Rns=PnsNns]；在安全區域里的某個節點接收數據的概率是[Rs=PsNs]，則上述區域概率比值是[R0=RnsRs=1-PsPsω]。其與[Rs]，[Rns]的關系函數可以通過參數[Ps，Pf，Tf]建立，即：

通過上述步驟，若源節點檢測到距離匯聚節點在安全半徑內，則以概率[Pf]產生虛假包，并以概率[Rns]發送虛假包到距離匯聚點較近的非安全區域，以此形成一個環形安全區域保護匯聚節點位置隱私信息。

2 仿真實驗及結果分析

為了驗證文中提出的改進蟻群理論對公共移動網絡中節點位置隱私信息保護方法是否有效，主要通過三個方面檢驗。現對公共移動網絡中源節點傳輸數據到匯聚節點時的網絡能耗進行比較，運用文中的SA?DRP路由協議理論及幻影路由理論分別對網絡中的匯聚節點實現節點位置隱私保護措施，同時觀察在實現位置隱私保護過程中兩種方法的網絡能耗曲線，具體如圖1所示。

在公共移動網絡中由于源節點不斷向匯聚節點傳輸數據，勢必會對網絡產生耗能現象，而傳統的幻影路由理論在傳輸數據不斷發包的過程中，導致接收數據的匯聚節點產生網絡阻塞，同時增加攻擊方追蹤真實數據包的可能性，不能有效地保護網絡節點位置隱私信息。

通過圖1能夠明顯看出，幻影路由協議在傳輸數據時所耗能量要明顯低于SA?DRP路由協議網絡能耗，由于能耗過高會造成攻擊方從數據傳輸能量方面成功追蹤真實數據包，因此文中的SA?DRP路由協議在保護節點位置隱私信息方面具有明顯優勢。

3 結 論

無線傳感器網絡給人們帶來便利的同時也存在隱私信息泄露的問題，為了更好地保護信息安全，文中提出對公共移動網絡中的節點位置實現隱私保護，從而加強了無線傳感器網絡安全使用。

參考文獻

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