一种基于数据切片的隐私保护路由协议.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114980244A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210516498.1(22)申请日2022.05.12(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市御道街29号(72)发明人许峰陈书航刘振宇刘京倪茜(74)专利代理机构北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙)11531专利代理师李鑫(51)Int.Cl.H04W40/10(2009.01)H04W40/32(2009.01)H04W12/60(2021.01)H04W24/02(2009.01)H04W84/18(2009.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于数据切片的隐私保护路由协议(57)摘要本发明公开了基于数据切片的隐私保护路由协议，用于实现能效、隐私、精确度三方面的均衡，其中方法包括：基站每一轮都会在网络中划分出本轮次的叶子节点与非叶节点，两种角色分工完成切片分发、混合重组与数据聚集的工作，并以基站规划的多层次路由融合树作为网络中路由调度与切片调度的基础保障数据的聚集与隐私保护。此外本协议还提出一种基于超时重传与滑动窗口的防御机制，将网络正常波动丢包带来的负面影响降到最低的同时有效防御内部丢弃攻击，使得无线传感器网络数据聚集的精确度大大提高，最终均衡了能效、隐私性和精确度表现。CN114980244ACN114980244A权利要求书1/2页1.基于数据切片的隐私保护路协议，其特征在于：(1)基站延用基于通信能量密度的改进DPC‑MND聚类方案进行聚类，并选举簇头节点。在簇内规划路由阶段划分节点角色，为节点规划出切片分发路由与数据转发路由。在簇间路由规划阶段延用基于基站反向规划的树形路由构建方法，构建簇间路由。(2)基站将规划好的信息广播至整个网络中，各个节点按照规划信息运行，采集数据。节点将簇内数据切片混合聚集至簇头，采用超时重传与滑动窗口辅助隐私保护。(3)簇头将聚集结果沿着簇间规划树逐跳聚集至基站。2.根据权利要求1所述基于数据切片的隐私保护路协议，其特征在于，步骤(1)的具体过程如下：(101)在簇内按规则选取比例为α的节点作为非叶节点并承担所有的重组融合任务、数据聚集任务以及小部分切片任务，非叶节点选取的评价模型如公式(1‑1)，其中β+λ＝1，Eres代表剩余能量，DtoHead代表节点到簇头的距离。剩余占比1‑α的节点作为叶节点并承担大部分切片任务。(102)叶子节点根据以下评价模型选取非叶节点作为转发路由与切片分发路由：其中DtoHead代表候选中继节点与簇头间距,DtoNode则代表中继节点与当前节点间距，候选非叶节点的评价值越高，说明该节点所处的位置越适合作为当前节点与簇头通信的中继。本协议选取rankroute评价值最高的三个节点作为叶子节点的切片分发路由，用于后续簇内数据聚集时的切片隐私保护，并将评价值最高的节点作为该叶子节点与簇头正常通信时的转发路由节点。3.根据权利要求1所述基于数据切片的隐私保护路协议，其特征在于，在步骤(2)的具体过程如下：(201)SBP协议数据切片超时重传机制具体实施方式为：(1)对于簇中簇头节点以及所有非叶节点，根据当前轮次路由规划结果维护一个切片源节点列表，用于动态记录当前轮次需要给自己发送切片的节点；(2)在切片分发阶段结束后，节点将收到的所有切片与切片源列表进行匹配，找出未成功发送切片的源节点，并发送重传请求；(3)收到重传请求后的节点，根据请求路径将相关切片重新发送；(4)簇头与非叶节点等待一定间隙后，将最终仍缺失数据切片的源节点信息沿转发路由汇总至基站。(202)SBP协议时间滑动窗口机制具体实施方式为：构建一个由基站维护的长度为L的时间滑动窗口，q1,q2,…qn表示节点网络每轮上报至基站的潜在攻击节点列表,t1,t2,…tL为L大小的记录窗口。4.根据权利要求1所述基于数据切片的隐私保护路协议，其特征在于，在步骤(3)的具体过程如下：(301)对于非叶节点Nj其数据融合的公式如(3‑1)所示，其中dij为其他节点向其发送的2CN114980244A权利要求书2/2页数据切片，当节点Ni不为Nj的切片源节点时,dij＝0。(302)对于簇头节点Head，其数据融合的公式如(3‑2)所示，其中dih为其他节点向簇头发送的数据切片，当节点Ni为叶节点时，dih＝0。(303)簇内数据聚集为两两节点数据值相加，叶子节点不承担数据聚集任务，非叶节点则需要将接收到的切片和自身保留的1片切片进行SUM融合，簇头Head节点则需要其所接收到的数据全部SUM融合。3CN114980244A说明书1/5页一种基于数据切片的隐私保护路由协议技术领域[0001]本发明属于无线传感器网络路由安全领域