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无线传感器网络集传感、数据处理和无线通信于一身,通常被部署在各种恶劣环境中进行信息获取和收集任务。在军事国防、环境监控、工业管理等各方面都具有十分广阔的应用前景。大部分无线传感器网络的研究将能量的高效使用、最大化网络生命周期作为网络设计的首要目标,并没有考虑网络的安全问题。而无线传感器网络本身的特点决定其安全问题不容忽视。近年来针对无线传感器网络安全问题的研究已在国内外开展,但许多核心问题仍没有得到很好的解决,其中包括网络节点的位置保护问题。
本文对无线传感器网络位置保护问题的研究现状进行了总结和分类,分别研究了源节点保护和汇聚节点保护问题的特点、攻击者模型和安全协议,介绍了几种主要的安全协议,分析了已有算法的优缺点,明确了位置保护问题研究的方向。
提出一种新的源位置保护协议—基于偏移夹角的幻影路由。通过引入一个转发节点相对汇聚节点、源节点位置的偏移夹角信息,使随机转发过程依据偏移夹角的大小有区别地选择下一跳路由,优化转发路径的选择,降低利用损耗路径进行数据传输的可能性,增强网络的安全时间。
本文为基于随机转发的汇聚节点位置保护问题建立了网络研究模型。针对全局流量分析的攻击者,研究随机转发结合假包策略的能量消耗和安全性能之间的关系,定量的分析了发送假包所带来的网络能量消耗,并提出了一种定量的假包转发协议。理论分析和仿真结果验证了假包转发协议能有效的防止流量分析攻击,同时将假包传输开销降到最低。最后,总结了本文所做工作,指出了将来的研究方向。