Hybrid Random Routing Protocol to Enhance Source Location Privacy in Wireless Sensor Networks

Abstract

무선 센서 네트워크(WSN)는 무선으로 연결된 수백 개의 센서들로 구성된 네 트워크이다. 일반적으로 이 센서들은 인간이 도달할 수 없는 지역에 배치된 다. 센서의 전원은 주로 작은 배터리로 구성되어 있다. WSN의 주요 목적 중 하나는 이벤트 발생 위치에서 데이터를 수집하여 기지국으로 전송하는 것이 다. 그러나 정보 발생 위치와 자산의 중요도 등은 이러한 네트워킹을 안전하게 수행하도록 요구한다. 따라서, WSN은 외부의 적대적 공격으로부터 데이터와 데이터 발생 위치를 보호하기 위한 강력한 조치를 취해야 한다. 네트워크는 또 한 수동적 공격자의 분석적 공격에 취약하다. 적대적 분석 공격에서 공격자는 트래픽 분석을 사용하여 네트워크에서 정보를 수집한다. 이를 통해 멸종위기 동물을 감시하는 센서 노드 위치와 같은 개인 정보에 접근할 수 있다. 공격자들 은 밀렵꾼들의 활동을 용이하게 만들면서, 그 동물의 정확한 위치를 찾기 위해 공격자의 분석 결과를 사용할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해서는 이벤트 발생 위치의 개인 정보 보호가 필요하다. SLP(Source Location Privacy)는 이 러한 작업에 대한 보안을 제공한다. 링 라우팅, 플러딩, 랜덤 워크와 같은 여러 기술이 WSN에 SLP를 제공하는 데 사용된다. 본 논문에서는 페이크 패킷와 무작위성을 결합하여 WSN의 SLP를 향상시키는 새로운 하이브리드 기술 을 제안한다. 본 논문에서, 랜덤 워크 알고리즘은 무작위성을 제공하고 소스에 서 싱크 노드로 실제 패킷을 전송한다. 그러나 페이크 노드 기반 라우팅 프로 토콜과 관련된 추가 통신 비용이 발생한다. 따라서 실제 데이터 패킷을 싱크로 보내기 위해 랜덤 워크 기반 알고리듬을 사용하고 페이크 패킷을 보내기 위한 Ant Colony 최적화 기반 접근법 활용을 제안하였다. 제안된 하이브리드 라우팅 프로토콜은 통신 및 개인 정보 보호 효율성을 제공한다. 제안된 하이브리드 프 로토콜의 개인 정보 보호 성능은 패킷 전달 비율(PDR), 안전 기간(SP) 및 캡처 비율(CR)을 사용하여 측정되었다.|Wireless Sensor Networks (WSNs) are networks of hundreds of sensor networks that are connected wirelessly. Often they are deployed in areas that are unreachable to humans. Their power source primarily consists of small batteries. One of the primary purposes of WSNs is to collect data from a location and send it to the base station. However, the information’s location and sensitivity make it a critical safety task. Hence, WSN must take strong measures to protect the information and its location from outside adversarial attacks. The networks are also susceptible to passive adversaries’ analytical assaults. Under adversarial analysis attacks, the adversary collects information from the network using traffic analysis. By this, they can access private information like sensor node locations, such as those that monitor endangered animals. The adversary can use the information to locate the animal’s exact location, leaving it vulnerable to poaching by poachers. Therefore, to prevent this, the privacy of the source location is necessary. Source Location Privacy (SLP) provides security for such operations. Several techniques, such as ring routing, flooding, randomwalk are used to provide SLP for WSNs. In this thesis, we propose a novel Hybrid technique that combines fake packages and randomness to enhance the SLP of WSNs. In this literature, the randomwalk algorithm provides randomness and sends the real packet from the source to the sink node. However, there is an additional communication cost associated with fake node-based routing protocols. Therefore, we suggest utilizing a random walk-based algorithm for sending the real data packet to the sink and an Ant Colony optimization based approach for sending the false packet. Our proposed hybrid routing protocol delivers communication and privacy efficiency. The privacy protection performance of the proposed Hybrid protocol is measured using the Packet Delivery Ratio (PDR), Safety Period (SP), and Capture Ratio (CR).