本发明涉及无线传感器网络安全通信技术，具体是一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法(dynamictokenandmulti-path，简称dtmp)。
背景技术：
无线传感器网络(wirelesssensornetworks,简称wsns)是物联网(internetofthings,简称iot)的基础，随着物联网技术的发展，wsns的应用愈加广泛。wsns由大量传感器节点以自组织方式形成的无线网络，用于对物理世界进行感知、监测、描述，由于低成本、自组织、低能耗、无线通讯等特点，该网络在军事、民生、医疗等领域受到了广泛关注。wsns常部署于环境恶劣、无人看守的自然场景中，内部资源特别是节点电量难以补充，随机的节点分布位置增加了网络拓扑的复杂性，针对能量和体积的硬件剪裁使得节点的计算、存储能力受到限制，此外由于自组织以及无线通信等特点，攻击者采用监听无线信号、逐跳回溯等形式，获取网络的数据包传递模式，跟踪数据来源，从而获取到源节点即source节点和被监控对象的位置信息。
source节点位置隐私问题，严重制约了wsns进一步的应用发展，研究人员先后提出了基于随机游走机制的随机路由方法、基于中间幻影节点的幻影路由、基于虚假数据源来隐匿真实source节点的假源方法以及多路径路由方法等。在随机游走机制中，路由过程主要分为两个阶段：第一阶段是source节点通过随机游走将数据包发送至一定区域；第二阶段是在第一阶段基础上，再通过一定的路由方式，比如以贪婪路由的方式，将数据包发送给基站节点；幻影路由方法在source点发送数据之前产生幻影节点，合理优化幻影节点产生的位置，source节点经由幻影节点传递数据到汇聚节点(sink)；假源方法以及多路径路由方法则是通过构建干扰路径，比如传递虚假数据包的路径，或者传递真实数据到sink以外的节点，吸引攻击者到错误路径，隐匿数据包真实的路径传输。
发明的内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法。这种方法使得攻击者难以回溯到source节点，能延长和抵御回溯攻击、增加网络的安全时间，实现source节点位置的隐私保护，在环路传输阶段，采用部分节点参与的方式，可以节约网络能耗，提高网络寿命。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法，包括如下步骤：
1)定义网络结构：所述无线传感器网络由大量传感器节点和一个网关sink节点组成，均匀分布于监测区域，传感器节点负责监测目标，传感器节点监测到目标后发起信息传递，该传感器节点定义为source节点，source节点将收集的目标信息以时间ts为周期发送数据包，通过逐跳方式传递至网关sink节点，网络结构设置如下：
1-1)网络节点均匀分布于监测区域，每个节点拥有相同的资源配置，包括同样的计算能力、存储空间、初始能量eo、通信半径r；
1-2)网关sink节点位于网络中心，无需考虑能量消耗、计算能力、存储能力以及射频能力；
1-3)网络节点布置完成后，以各个节点的位置为基准，将网络划分为均匀的网格，每个网格选择能量最高的为簇头节点，负责传递数据，并实时更替；
1-4)以网关sink节点为中心、以通信半径r为梯度，将网络划分为层层环路，定义节点所在的环路编号为节点环号hop，网关sink节点的编号为0，网络中最大环路编号为maxhop，maxhop–1环定义为“令牌环路”，作为令牌节点的备选集合；
1-5)网络初始化完成后，每个节点向邻居广播自己的环号hop、网格编号、节点编号id、剩余能量ei、位置坐标(x,y)、以网关sink为原点的弧度值α、簇头节点标志，在每个节点的路由表中存储上述信息；
1-6)网络传输的数据包进行加密处理，攻击者无法获得数据包包含的数据信息，也无法区分真实数据包和伪数据包；
2)定义攻击者模型：攻击者即attacker的最终目标是捕获传感器网络所监控的对象，source节点是距离监控对象最近的节点，所以在攻击模型中认为攻击者是以获取source节点位置为目标的入侵者，攻击者通过监控周围节点发送的数据包，追踪source节点位置，攻击者模型定义如下：
2-1)attacker的计算能力、存储能力和能源消耗不受限制，attacker监听到无线电波后，可以获取信号角度、强度，准确定位发射器，并移动到发射器位置，移动过程花费的时间定义为δ，δ大于完成一次数据包传递所花费时间，为保证追踪到数据流，假设攻击者一开始伺服在网关sink节点的附近，等待数据流的到来，在追踪途中若有tattacker时间内没有监听到任何无线信号，则认为本次追踪失败，并迅速回到网关sink节点重新开始监听；
2-2)采用局部攻击：攻击者的窃听范围为普通节点的通讯范围的1.5倍，即1.5r，出现在监听范围内的所有数据包都将被发现，但攻击者无法监控网络中监听范围之外的数据包；
2-3)被动攻击：attacker攻击期间不会干扰网络运行，不对数据包进行解析、不修改数据包数据、不冒充网络节点、不主动发送虚假数据包，监听过程中可以对监控到的数据流向进行分析，保存有用的信息，分析历史数据并推测source节点的可能方向；
2-4)回溯攻击：攻击者追踪数据流的来源时，主要采用逐跳回溯的形式，attacker潜伏于节点周围窃听传输信号，当有数据包传来时，可以定位来源找到发送者并移动到发送者的位置，驻留在该位置上继续窃听，等待下一轮数据包的到来；
3)令牌链路传输：网络初始化之后随机分配一个“令牌”到令牌环路，持有令牌的节点定义为启动节点，将环路所有节点定义为集合trs1，启动节点确定后，以贪婪路由的形式建立启动节点与网关sink之间的最短路由路径，最短路由路径称为令牌路径，启动节点周期性生成虚拟数据包，发起数据转发过程，沿令牌路径传输，令牌路径上的节点将被标记为令牌节点，启动节点将接收网络中描述source节点距离的信标消息，通过信标消息分析启动节点与source节点的位置关系，其中定义source节点的弧度值为αs，“令牌”持有时间tp结束后，进行“令牌”再传递过程，该过程有两种方式，方式一：当“令牌”所在节点的弧度值小于
4)事件环及干扰环传输路径：在令牌路径路由的同时，网络中的传感器开始对网络区域进行监控，目标一旦出现，传感器探测到的目标信息促使节点转化为source节点，source节点所在的环路被记为hops，为避免被追溯到事件环上的攻击者直接找到被保护对象，定义source节点周围两跳范围内为“危险区域”，避开危险区域，source节点随机选取hops 2环或hops-2环作为网络的事件环，source节点形成后，向启动节点发送包含source节点方向信息的加密信标消息，发送信标消息规则是source节点生成一个空的信标消息包，循环选择远离网关sink的邻居节点作为消息传递的下一跳，发送消息包到令牌环路，然后随机选取一个时针方向，信标消息通过令牌环路沿着所选的时针方向传递到启动节点，信标消息在令牌环路传递过程中，记录自身传递的跳数hb，该跳数信息为启动节点判断source节点的方位提供了参考，source节点将消息路由到事件环上，在环上随机选取传递方向即顺时针或逆时针方向均可，将包含真实事件的数据包沿事件环逐跳传递到令牌路径，并同时向相反方向释放一个假数据包，环上节点收到事件包后，默认将数据包存储在节点内存中，收到假数据包则会直接抛弃，source节点到令牌路径的弧形路径是整个事件环路的一部分，在source节点发送数据包过程中，弧形路径上的节点内存中都将保存有真实事件的数据包，与此同时，将网络内所有节点定义为集合rs1，从集合rs1中去除热点区域、令牌环、事件环以及与source节点相邻环路中的所有节点，形成新集合rs2，在集合rs2中以概率p选取干扰环环号，在选中的干扰环上，随机选择环上一个节点作为起始节点即假源，以信标消息的方式激活假源节点，假源节点将在tfake时间内产生假包，以同样的方式传递到令牌路径，以隐藏真实事件环路和source节点位置；
5)多路径传输：启动节点生成的虚拟数据包在沿令牌路径逐跳传递的过程中，会检测节点内存中是否保存真实的数据包，当通过事件环路时，环路节点存储有真实数据包，令牌链路与事件环路的交点定义为“交叉节点”，交叉节点将用内存中的真实事件包替换掉虚拟数据包，并以多路径传输的方式传递消息至网关sink节点，传输过程中，交叉节点首先随机选取一个环路方向d，定义交叉节点到sink的连线即“sink-交叉节点”为多路径的边lcs，然后以网关sink为圆心，将lcs沿d方向旋转angle角度，该边在旋转过程中扫过的扇形区域为多路径备选区域sectors，多路径传输将在该区域中随机选择一条通向sink节点的路径传递数据包，从交叉节点开始，每个节点随机挑选与当前节点同等跳数，并且位于环路方向上的节点，或者距离网关sink节点最近的邻居节点，作为下一跳节点，当节点位于最内侧环路时，直接将数据包转发到网关sink节点，设交叉节点距离sink有i跳，多路径传输可产生的路径总数mi定义为：
本技术方案可应用于工业物联网、智慧农业、智慧城市、环境监控、动物监控等涉及到无线传感器网络的物联网应用领域，用于保护网络的节点位置隐私安全。
本技术方案采用新的令牌运行策略，使令牌向远离source节点的方向传递，并保持处于网络令牌环路远离source节点一侧，用于传输数据的事件环路选取避开source节点所在的环路，使得攻击者难以回溯到source节点，采用多路径传输，使得路由备选路径更加丰富，延长和抵御回溯攻击，增加了网络的安全时间，在环路传输阶段，采用部分节点参与的方式，可以节约网络能耗，提高网络寿命。
这种方法使得攻击者难以回溯到source节点，能延长和抵御回溯攻击、增加网络的安全时间，实现source节点位置的隐私保护，在环路传输阶段，采用部分节点参与的方式，可以节约网络能耗，提高网络寿命。
附图说明
图1为实施例的网络结构及方法中信号流程示意图；
图2为实施例中多路径传输过程示意图；
图3为实施例中网络生命周期随source-sink节点距离的变化示意图；
图4为实施例中网络路径多样性随source-sink节点跳数的变化示意图；
图5为实施例中网络安全周期随source-sink节点距离的变化示意图；
图6为实施例中节点密度对网络性能的影响示意图；
图7为实施例中网络数据包到达sink节点的时延示意图；
图8为实施例中令牌链路传输过程示意图；
图9为实施例中事件环传输过程示意图；
图10为实施例中干扰路径传输过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。实施例：
参照图1，一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法，包括如下步骤：
1)定义网络结构：所述无线传感器网络由大量传感器节点和一个网关sink节点组成，均匀分布于监测区域，传感器节点负责监测目标，传感器节点监测到目标后发起信息传递，该传感器节点定义为source节点，source节点将收集的目标信息以时间ts为周期发送数据包，通过逐跳方式传递至网关sink节点，本例网络结构设置如下：
网络初始化为1000m×1000m的网络，节点密度ρ设置为0.003，随机均匀部署3000个传感器节点，基站sink位于网络的中心点，传感器节点的通信半径r设置为45m，攻击者感知范围为1.5r，节点功率可调，未找到合适的邻居节点时可以调整通信半径，节点的初始能量为0.5j，数据包的长度为1000bit，source节点每发送50个信息包到sink后将重新建立路由路径，网络选取干扰环的概率p为0.2，网络节点信息传递的能量消耗定义为如公式(2)、公式(3)所示：
er＝leelec(3)，et表示发送l长度的数据包所消耗的能量，er表示接收数据包所消耗的能量，具体参数见附表1：
表1符号描述
1-1)网络节点均匀分布于监测区域，每个节点拥有相同的资源配置，包括同样的计算能力、存储空间、初始能量eo、通信半径r；
1-2)网关sink节点位于网络中心，无需考虑能量消耗、计算能力、存储能力以及射频能力；
1-3)网络节点布置完成后，以各个节点的位置为基准，将网络划分为均匀的网格，每个网格选择能量最高的为簇头节点，负责传递数据，并实时更替；
1-4)以网关sink节点为中心、以通信半径r为梯度，将网络划分为层层环路，定义节点所在的环路编号为节点环号hop，网关sink节点的编号为0，网络中最大环路编号为maxhop，maxhop–1环定义为“令牌环路”，作为令牌节点的备选集合；
1-5)网络初始化完成后，每个节点向邻居广播自己的环号hop、网格编号、节点编号id、剩余能量ei、位置坐标(x,y)、以网关sink为原点的弧度值α、簇头节点标志，在每个节点的路由表中存储上述信息；
1-6)网络传输的数据包进行加密处理，攻击者无法获得数据包包含的数据信息，也无法区分真实数据包和伪数据包；
2)定义攻击者模型：攻击者即attacker的最终目标是捕获传感器网络所监控的对象，source节点是距离监控对象最近的节点，所以在攻击模型中认为攻击者是以获取source节点位置为目标的入侵者，攻击者通过监控周围节点发送的数据包，追踪source节点位置，攻击者模型定义如下：
2-1)attacker的计算能力、存储能力和能源消耗不受限制，attacker监听到无线电波后，可以获取信号角度、强度，准确定位发射器，并移动到发射器位置，移动过程花费的时间定义为δ，δ大于完成一次数据包传递所花费时间，假设攻击者一开始伺服在网关sink节点的附近，等待数据流的到来，在追踪途中若有tattacker时间内没有监听到任何无线信号，则认为本次追踪失败，并迅速回到网关sink节点重新开始监听；
2-2)采用局部攻击：攻击者的窃听范围为普通节点的通讯范围的1.5倍，即1.5r，出现在监听范围内的所有数据包都将被发现，但攻击者无法监控网络中监听范围之外的数据包；
2-3)被动攻击：attacker攻击期间不会干扰网络运行，不对数据包进行解析、不修改数据包数据、不冒充网络节点、不主动发送虚假数据包，监听过程中可以对监控到的数据流向进行分析，保存有用的信息，分析历史数据并推测source节点的可能方向；
2-4)回溯攻击：攻击者追踪数据流的来源时，采用逐跳回溯的形式，attacker潜伏于节点周围窃听传输信号，当有数据包传来时，可以定位来源找到发送者并移动到发送者的位置，驻留在该位置上继续窃听，等待下一轮数据包的到来；
3)令牌链路传输：网络初始化之后随机分配一个“令牌”到令牌环路，持有令牌的节点定义为启动节点，将环路所有节点定义为集合trs1，启动节点确定后，以贪婪路由的形式建立启动节点与网关sink之间的最短路由路径，最短路由路径称为令牌路径，如图1所示，由token节点起始到达sink节点的路径即为令牌路径，启动节点周期性生成虚拟数据包，发起数据转发过程，沿令牌路径传输，令牌路径上的节点将被标记为令牌节点，启动节点将接收网络中描述source节点距离的信标消息，通过信标消息分析启动节点与source节点的位置关系，其中定义source节点的弧度值为αs，“令牌”持有时间tp结束后，进行“令牌”再传递过程，该过程有两种方式，方式一：当“令牌”所在节点的弧度值小于
step1：在“令牌环路”上随机选取初始启动节点，该节点拥有一个“令牌”，设置持有为tp，当tp递减为0时，开始“令牌”再传递过程，转step2，否则，转step3；
step2：定义source节点的弧度值为αs，当弧度值小于
step3：启动节点加入令牌链路，启动节点作为令牌链路起点开始生成虚假数据包，作为当前令牌链路节点，令牌链路的终点为网关sink；
step4：当前令牌链路节点选择所有邻居中环数小于自身的节点组成集合ts；
step5：选择ts中能量最高的节点，作为下一跳，传递数据包，将其加入令牌链路，并作为当前令牌链路节点；
step6：检查当前令牌链路节点内存中是否存在真数据包，若果存在，则用真数据包替换假数据包，转step8；如果不存在真实数据，则执行step7；
step7：如果当前令牌链路节点不为网关sink，重复步骤step4-step7，若是网关sink，执行step15；
step8：随机选择一个时针方向，顺时针或逆时针；
step9：以当前令牌链路节点到网关sink的连线作为边lcs，以sink为圆心，在所选的时针方向上旋转角度angle，边lcs扫过的扇形区域为多路径传输的“扇形区域”sectors；
step10：随机选取前进方向random(0,1)，如果为0执行step11；若为1执行step12；
step11：在sectors内，当前节点选择hop值比自身小的邻居节点形成集合ts，转到step13；
step12：在sectors内，当前节点选择hop值与自身相同并且在所选时针方向上的邻居节点形成集合ts；
step13：选择ts中能量最大的节点，作为下一跳，传递数据包，加入令牌链路，并选定为当前令牌链路节点；
step14：如果当前节点不为网关sink，重复步骤step10-step14；若是，则执行step15；
step15：本轮令牌链路传输结束；
4)事件环及干扰环传输路径：在令牌路径路由的同时，网络中的传感器开始对网络区域进行监控，目标一旦出现，传感器探测到的目标信息促使节点转化为source节点，source节点所在的环路被记为hops，为避免被追溯到事件环上的攻击者直接找到被保护对象，定义source节点周围两跳范围内为“危险区域”，避开危险区域，source节点随机选取hops 2环或hops-2环作为网络的事件环，如图1所示，阴影环路部分即是事件环，source节点形成后，向启动节点发送包含source节点方向信息的加密信标消息，发送信标消息规则是source节点生成一个空的信标消息包，循环选择远离网关sink的邻居节点作为消息传递的下一跳，发送消息包到令牌环路，然后随机选取一个时针方向(顺时针或者逆时针)，信标消息通过令牌环路沿着所选的时针方向传递到启动节点，信标消息在令牌环路传递过程中，记录自身传递的跳数hb，该跳数信息为启动节点判断source节点的方位提供了参考，source节点将消息路由到事件环上，在环上随机选取传递方向即顺时针或逆时针方向均可，将包含真实事件的数据包沿事件环逐跳传递到令牌路径，并同时向相反方向释放一个假数据包，环上节点收到事件包后，默认将数据包存储在节点内存中，收到假数据包则会直接抛弃，source节点到令牌路径的弧形路径是整个事件环路的一部分，在source节点发送数据包过程中，弧形路径上的节点内存中都将保存有真实事件的数据包，与此同时，将网络内所有节点定义为集合rs1，从集合rs1中去除热点区域、令牌环、事件环以及与source节点相邻环路中的所有节点，形成新集合rs2，在集合rs2中以概率p选取干扰环环号，在选中的干扰环上，随机选择环上一个节点作为起始节点即假源，如图1所示，a点为选择的假源节点，以信标消息的方式激活假源节点，假源节点将在tfake时间内产生假包，以同样的方式传递到令牌路径，以隐藏真实事件环路和source节点位置，如图9所示，本例事件环传输的过程为：
step16：节点发现监测对象，收集信息成为source节点，形成真实数据包，记录source节点环号hops，定义source节点周围2跳范围内为“危险区域”，定义网关sink周围3跳范围为“热点区域”；
step17：source节点随机选取hops 2环或hops-2环作为网络的事件环，若其中一个备选位置位于危险区域、热点区域，则直接选择另一符合要求的备选位置为事件环；若两个备选位置均不符合要求，则选择source节点所在环为事件环；
step18：选择source节点为当前节点；
step19：当前节点选择所有邻居节点中，较自身更靠近事件环节点形成集合es1；
step20：选择es1中能量最大的节点，作为下一跳，传递数据包，并选定为当前节点；
step21：如果当前节点位于事件环，则执行step22，若否，重复步骤step19-step21；
step22：随机选择一个时针方向，顺时针或逆时针；
step23：当前节点选择hop值与自身相同并且在所选时针方向上的邻居节点形成集合es2；
step24：选择es2中能量最大的节点，作为下一跳；
step25：传递数据包，将真数据包存储到节点内存中，并向相反方向释放一个虚假数据包；
step26：选定为当前节点，如果当前节点不为令牌链路节点，重复步骤step23-step26；若是则执行step27；
step27：本轮事件环传输结束；
如图10所示，本例干扰路径传输的过程为：
step28：将网络内所有环路节点定义为一个集合rs1，从集合rs1中去除热点区域、事件环、令牌环和危险区域环路的节点，形成新集合rs2，在集合rs2中以p＝0.2的概率选取干扰环节点，并用该节点的环号形成干扰环：
step29：在每个干扰环上随机选取假源节点，作为当前节点，在tfake时间内持续产生假数据包；
step30：随机产生一个时针方向dir，顺时针或逆时针；
step31：当前节点选择hop值与自身相同并且在dir方向上的邻居节点形成集合is；
step32：选择is中能量最大的节点，作为下一跳，传递数据包，同时反方向释放一个假包；
step33：如果当前节点不为令牌链路，重复步骤step31-step33；若是则执行step34；
step34：本轮干扰路径传输结束；
5)多路径传输：启动节点生成的虚拟数据包在沿令牌路径逐跳传递的过程中，会检测节点内存中是否保存真实的数据包，当通过事件环路时，环路节点存储有真实数据包，令牌链路与事件环路的交点定义为“交叉节点”，交叉节点将用内存中的真实事件包替换掉虚拟数据包，并以多路径传输的方式传递消息至网关sink节点，传输过程中，交叉节点首先随机选取一个环路方向，定义交叉节点到sink的连线即“sink-交叉节点”为多路径的边lcs，然后以网关sink为圆心，将lcs沿选定的环路方向旋转angle角度，该边在旋转过程中扫过的扇形区域为多路径备选区域sectors，多路径传输将在该区域中随机选择一条通向sink节点的路径传递数据包，从交叉节点开始，每个节点随机挑选与当前节点同等跳数，并且位于环路方向上的节点，或者距离网关sink节点最近的邻居节点，作为下一跳节点，当节点位于最内侧环路时，直接将数据包转发到网关sink节点，如图1所示，由b节点到sink节点为一条多路径传输线路，如图2所示，多路径路由的一般过程，设交叉节点距离sink有i跳，多路径传输可产生的路径总数mi定义为：
仿真实验：
本例的仿真实验环境为matlab python实验平台，本例dtmp方法仿真结果将与slpdr方案和rsin方案进行比较，slpdr是一种基于动态路由的源节点保护协议，使用干扰环路、分段数据传输的形式来迷惑攻击者，rsin方案是基于中间节点、混合环路的源位置保护策略，仿真实验将从网络能耗、路径多样性、安全周期以及数据时延指标对路由方法进行验证dtmp路由方法的有益效果。
一、网络能耗：如图示3所示，网络声明周期定义为网络中出现第一个能量耗尽的节点前source节点发送数据包的数量，slpdr方案在非热点区域创建较多虚假消息环路，虚假环路和事件环路上全部节点以循环路由的方式逐跳传递数据包，环路节点承受大量负担，造成事件环路大量能耗，rsin方案中采用了流量消息的方式对网络中的信息进行收集，同时起始节点还要发起对sink节点的消息传输服务，这使得起始节点承受了大量的网络能耗，造成网络过早的凋亡，本例dtmp方法引入的虚假源和真实source节点使用特定环路上的一部分节点传递数据，使攻击者感到困惑，提高网络安全性并节约了网络能耗，随着source节点到sink节点距离的增加，网络寿命基本不会有大的变动，本例dtmp方法不会在热点区域生成冗余路径，因此本例dtmp方法中的虚假数据流，对网络的能耗和寿命影响较小。
二、路径多样性：在一个数据传输周期内，每个节点转发的数据包数量ni、与数据包转发总数m以及节点总数n之间的关系，体现了路径的分散性，用来评估网络中参与传输的节点的随机程度，路径多样性以信息论中的香农熵h(n)进行评价，定义如公式(4)所示：
在一个网络生命周期中，统计各个节点对数据包的转发次数，计算熵值h(n)，
如图4所示，rsin方法大量中间节点集中在source节点周围，使得source节点到达中间节点的路径多样性不足，本例dtmp方法通过动态的调节令牌链路和虚假数据流的位置，使网络的路径不断变化，对于每个数据包发送周期而言，平均参与节点数量较slpdr有所减少，但网络参与数据包转发的节点趋于分散，故两者路径多样性趋于一致，同时本例dtmp方法减少单个节点的负载，进而提高了整个网络的寿命。
三、安全周期：如图5所示，安全周期是指从攻击者开始攻击到成功捕捉到source节点为止，source节点的最大发包数量，攻击者可能在某一区域静默停留较长的时间，这将增大找到真实数据流向概率，缩短安全协议的安全周期，rsin方案没有额外的干扰路径，攻击者可能会陷入环路陷阱，但强大攻击者将很快意识到自己陷入了环路，接着将有计划的寻找source节点到达环路的数据流向，slpdr方案虚假环路可以达到吸引攻击者进入陷阱的效果，本例dtmp方法一定程度上隔离了主干消息通讯流，直接通向网关sink的消息流起始节点会定期的更换，这增大了攻击者判断被保护对象实际位置的难度，所以本例dtmp方法达到干扰攻击者，对source节点保护的效果，随着source节点和网关sink节点距离延长，网络的安全周期也将不断增大，随着节点密度的增大，参与消息传递的节点总数增加，网络构建的信息传输流更加多样化，增加了攻击者回溯的难度，使安全周期有逐渐增大的趋势，与安全周期相比，数据延时始终保持在一个较低的范围内，不会有明显的波动，如图6所示。
四、数据时延：如图7所示，用数据包经历的平均最小跳数表示数据时延，由于本例dtmp方法在事件环、令牌链路形成时，并没有进行大规模的循环和延伸，不会引起较大的传输延时，从图7给出的结果可以看出，随着source节点位置的变化，网络数据延迟并没有加大的波动，一直处于低延迟水平。
1.一种基于动态令牌的多路径源节点位置隐私保护路由方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)定义网络结构：所述无线传感器网络由大量传感器节点和一个网关sink节点组成，均匀分布于监测区域，传感器节点负责监测目标，传感器节点监测到目标后发起信息传递，该传感器节点定义为source节点，source节点将收集的目标信息以时间ts为周期发送数据包，通过逐跳方式传递至网关sink节点，网络结构设置如下：
1-1)网络节点均匀分布于监测区域，每个节点拥有相同的资源配置，包括同样的计算能力、存储空间、初始能量eo、通信半径r；
1-2)网关sink节点位于网络中心，无需考虑能量消耗、计算能力、存储能力以及射频能力；
1-3)网络节点布置完成后，以各个节点的位置为基准，将网络划分为均匀的网格，每个网格选择能量最高的为簇头节点，负责传递数据，并实时更替；
1-4)以网关sink节点为中心、以通信半径r为梯度，将网络划分为层层环路，定义节点所在的环路编号为节点环号hop，网关sink节点的环号设为0，网络中最大环路编号为maxhop，maxhop–1环定义为“令牌环路”，作为令牌节点的备选集合；
1-5)网络初始化完成后，每个节点向邻居广播自己的环号hop、网格编号、节点编号id、剩余能量ei、位置坐标(x,y)、以网关sink为原点的弧度值α、簇头节点标志，在每个节点的路由表中存储上述信息；
1-6)网络传输的数据包进行加密处理，攻击者无法获得数据包包含的数据信息，也无法区分真实数据包和伪数据包；
2)定义攻击者模型：攻击者即attacker的最终目标是捕获传感器网络所监控的对象，source节点是距离监控对象最近的节点，所以在攻击模型中认为攻击者是以获取source节点位置为目标的入侵者，攻击者通过监控周围节点发送的数据包，追踪source节点位置，攻击者模型定义如下：
2-1)attacker的计算能力、存储能力和能源消耗不受限制，attacker监听到无线电波后，可以获取信号角度、强度，准确定位发射器，并移动到发射器位置，移动过程花费的时间定义为δ，δ大于完成一次数据包传递所花费时间，假设攻击者一开始伺服在网关sink节点的附近，等待数据流的到来，在追踪途中若有tattacker时间内没有监听到任何无线信号，则认为本次追踪失败，并迅速回到网关sink节点重新开始监听；
2-2)采用局部攻击：攻击者的窃听范围为普通节点的通讯范围的1.5倍，即1.5r，出现在监听范围内的所有数据包都将被发现，但攻击者无法监控网络中监听范围之外的数据包；
2-3)被动攻击：attacker攻击期间不会干扰网络运行，不对数据包进行解析、不修改数据包数据、不冒充网络节点、不主动发送虚假数据包，监听过程中可以对监控到的数据流向进行分析，保存有用的信息，分析历史数据并推测source节点的可能方向；
2-4)回溯攻击：攻击者追踪数据流的来源时，采用逐跳回溯的形式，attacker潜伏于节点周围窃听传输信号，当有数据包传来时，可以定位来源找到发送者并移动到发送者的位置，驻留在该位置上继续窃听，等待下一轮数据包的到来；
3)令牌链路传输：网络初始化之后随机分配一个“令牌”到令牌环路，持有令牌的节点定义为启动节点，将环路所有节点定义为集合trs1，启动节点确定后，以贪婪路由的形式建立启动节点与网关sink之间的最短路由路径，最短路由路径称为令牌路径，启动节点周期性生成虚拟数据包，发起数据转发过程，沿令牌路径传输，令牌路径上的节点将被标记为令牌节点，启动节点将接收网络中描述source节点距离的信标消息，通过信标消息分析启动节点与source节点的位置关系，其中定义source节点的弧度值为αs，“令牌”持有时间tp结束后，进行“令牌”再传递过程，该过程有两种方式，方式一：当“令牌”所在节点的弧度值小于
4)事件环及干扰环传输路径：在令牌路径路由的同时，网络中的传感器开始对网络区域进行监控，目标一旦出现，传感器探测到的目标信息促使节点转化为source节点，source节点所在的环路被记为hops，定义source节点周围两跳范围内为“危险区域”，避开危险区域，source节点随机选取hops 2环或hops-2环作为网络的事件环，source节点形成后，向启动节点发送包含source节点方向信息的加密信标消息，发送信标消息规则是source节点生成一个空的信标消息包，循环选择远离网关sink的邻居节点作为消息传递的下一跳，发送消息包到令牌环路，然后随机选取一个顺时针或逆时针方向，信标消息通过令牌环路沿着选取的时针方向传递到启动节点，信标消息在令牌环路传递过程中，记录自身传递的跳数hb，source节点将消息路由到事件环上，在环上随机选取传递方向即顺时针或逆时针方向均可，将包含真实事件的数据包沿事件环逐跳传递到令牌路径，并同时向相反方向释放一个假数据包，环上节点收到事件包后，默认将数据包存储在节点内存中，收到假数据包则会直接抛弃，source节点到令牌路径的弧形路径是整个事件环路的一部分，在source节点发送数据包过程中，弧形路径上的节点内存中都将保存有真实事件的数据包，与此同时，将网络内所有节点定义为集合rs1，从集合rs1中去除热点区域、令牌环、事件环以及与source节点相邻环路中的所有节点，形成新集合rs2，在集合rs2中以概率p选取干扰环环号，在选中的干扰环上，随机选择环上一个节点作为起始节点即假源，以信标消息的方式激活假源节点，假源节点将在tfake时间内产生假包，假包以同样的方式传递到令牌路径，以隐藏真实事件环路和source节点位置；
5)多路径传输：启动节点生成的虚拟数据包在沿令牌路径逐跳传递的过程中，会检测节点内存中是否保存真实的数据包，当通过事件环路时，环路节点存储有真实数据包，令牌链路与事件环路的交点定义为“交叉节点”，交叉节点将用内存中的真实事件包替换掉虚拟数据包，并以多路径传输的方式传递消息至网关sink节点，传输过程中，交叉节点首先随机选取一个环路方向d，定义交叉节点到sink的连线即“sink-交叉节点”为多路径的边lcs，然后以网关sink为圆心，将lcs沿d方向旋转angle角度，该边在旋转过程中扫过的扇形区域为多路径备选区域sectors，多路径传输将在该区域中随机选择一条通向sink节点的路径传递数据包，从交叉节点开始，每个节点随机挑选与当前节点同等跳数，并且位于d方向上的节点，或者距离网关sink节点最近的邻居节点，作为下一跳节点，当节点位于最内侧环路时，直接将数据包转发到网关sink节点，设交叉节点距离sink有i跳，多路径传输可产生的路径总数mi定义为：
