申请/专利权人：河海大学

申请日：2022-11-25

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN115811730B

主分类号：H04W12/06

分类号：H04W12/06;H04L9/40;H04W84/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2023.04.04#实质审查的生效;2023.03.17#公开

摘要：本发明涉及一种水声传感器网络中基于博弈的源节点位置隐私保护方法，其步骤包括：首先，结合埃克曼漂流模型，划分海洋层次结构并部署相应的水下节点和源节点；其次，为了保证源数据的时效性，选择最短路由作为数据转发策略。考虑到节点剩余能量不足造成的空洞问题，在最短路由中加入能量阈值考虑。最后，考虑一种混合攻击型攻击者，即攻击者同时采用虫洞攻击和监听攻击、逐跳回溯寻找源节点可能的位置，结合博弈论策略和位置隐私保护技术，在保障源数据传输的同时，降低并量化攻击者找到源节点位置的概率。本发明能够阻碍攻击者监听攻击和逐跳回溯攻击的成功率，并对部分与虫洞攻击具备相似特征的主动攻击有一定的抵抗能力，增强了水环境中对源节点位置隐私的保护。

主权项：1.一种水声传感器网络中基于博弈的源节点位置隐私保护方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：海洋区域划分与节点部署整个海洋环境基于埃克曼漂流模型，在埃克曼漂流模型将海洋分成两个层，分别是动态层和静态层，以埃克曼深度为界限，在深度方向上紧密相连；动态层隶属于浅海区域，随着深度的增加，洋流的流向在动态层中逐渐变化，且流速逐渐减小；静态层隶属于深海区域，在该区域中洋流流速为0，即保持静止；水声传感器网络中的源节点为海底飞行节点，海底飞行节点由一个AUV和一个深海节点构成，海底飞行节点均匀的部署在海床上，周期性的检测海底地震数据，并向岸上基站传输数据；大部分水下节点和部分AUV随机部署在静态层和动态层，用于数据转发和收集周围的环境数据；步骤二：攻击者攻击阶段攻击者采用混合攻击方式，即攻击者同时采用主动攻击和被动攻击来发现源节点可能的位置；在整体环境中，攻击者首先采用被动攻击；当发现可能的区域后，攻击者在局部范围内采用主动攻击；步骤三：监听攻击干扰阶段攻击者的被动攻击以监听攻击为基础，通过停留在某节点周围长时间监听数据传输流量，以此发现可能的数据传输相关性，进而开展逐跳回溯发现源节点的位置；结合虚假数据技术构建水下多信道传输方式，将源数据和虚假数据混合传输，利用多信道传输中固有的信道干扰现象，促使攻击者无法监听到数据的传输，与此同时，在数据传输过程中加入时隙调控，将多信道干扰现象尽可能集中在虚假数据信道，降低源数据信道受干扰的概率；步骤四：数据路由路径更新阶段源节点在收集完海底地震监测数据后，随即向岸上基站传输数据；在源数据转发节点的筛选上，借助图论的思想，将全网节点构建成图，两个节点间的连线表示这两个节点能够直接通信；下一跳节点的筛选以剩余能量为基准，即当节点的剩余能量低于一定阈值后，该节点不会成为下一跳节点的候选节点，最短路由路径得到更新；步骤五：动态层源节点位置隐私多轮博弈阶段利用博弈论方法降低节点在源数据传输过程中泄露源位置信息的概率，构建静态层中节点和攻击者的博弈策略；静态层区域中节点和攻击者容易获取整个网络区域信息，进而节点和攻击者的博弈属于零和博弈，即节点的获益就是攻击者的损失，其收益和为0，在零和博弈模型中，首先确定博弈参与对象，即节点和攻击者，随后，确定博弈双方的策略，最后，确定博弈双方的收益，求解博弈问题，给出最佳的数据转发节点；步骤六：静态层源节点位置隐私多轮博弈阶段在静态层源节点位置隐私博弈阶段，节点和攻击者的博弈属于非合作博弈，拟构建节点和攻击者之间的马尔可夫博弈模型，与动态层源节点位置隐私博弈类似，静态层中源节点位置隐私博弈首先确定博弈的对象，即节点、AUV和攻击者；其次，确定博弈双方的策略，对于节点和AUV来说，其策略目的在于如何在避开攻击者的前提下，尽快将源数据传输至基站，对于攻击者来说，其策略目的为如何在消耗最短时间前提下，搜索到源节点所在的位置；最后，给出节点和攻击者在每次行动后的收益，确定最佳的数据转发节点。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河海大学 水声传感器网络中基于博弈的源节点位置隐私保护方法

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