24、无线传感器网络中保护接收器位置的Maelstrom方法

无线传感器网络中保护接收器位置的Maelstrom方法

1. 引言

无线传感器网络（WSNs）由大量密集部署在无人值守监测区域的传感器节点组成，它给环境感知和自主数据收集技术带来了一场革命。在典型的WSN中，传感器节点协同监测不同位置的物理或环境条件，如温度、湿度、压力等，并定期将测量数据报告给称为汇聚节点或基站的单个接收器。因此，汇聚节点的位置隐私是WSN中的一个重要安全问题。例如，在战场部署的WSN中，汇聚节点是关键节点，很容易受到对手的攻击。一旦汇聚节点失效，整个系统就会崩溃。为了维持网络的功能并保护有价值的信息，在WSN中保护接收器位置隐私势在必行。

然而，由于WSN的独特特性，如开放的无线信道、大规模分布和有限的资源（如电力和存储），在WSN中提供接收器位置隐私非常具有挑战性。即使使用加密技术保护消息内容，对手仍然可以通过复杂的通信分析获得汇聚节点的位置。对手可以发起两种攻击来逐跳追踪汇聚节点的位置：流量分析和数据包追踪。

目前保护接收器位置隐私的技术主要包括随机游走和伪造数据包注入。随机游走提供了大量不同的数据包转发路径，使对手难以发起数据包追踪攻击，但会极大增加数据包的端到端延迟。伪造数据包注入迫使对手在遇到分支时进行猜测，但无论是随机游走还是传统的伪造数据包注入都不能有效抵御流量分析攻击，因为汇聚节点或基站附近的流量明显大于其他地方。

本文提出了一种名为Maelstrom的新型对策，用于抵御流量分析和数据包追踪攻击。Maelstrom集成了漩涡区域配置、近似最短路由协议（ASR）和漩涡激活三种技术。传感器节点在必要时生成伪造数据包，这些伪造数据包将被发送到漩涡区域的中心。与传统方法相比，Maelstrom避免了不同方向的流量相互抵消，将伪造数据