PPWSim：隐私保护的无线传感器网络模拟器

软件X 18（2022）101067原始软件出版物PPWSim：隐私保护的无线传感器网络模拟器Niki Hrovatina，b，Nicki，Aleksandar Tošića，b，Jernej Vičića，ca斯洛文尼亚Primorska大学数学、自然科学和信息技术学院b欧洲委员会InnoRenew，斯洛文尼亚c斯洛文尼亚科学和艺术学院研究中心，斯洛文尼亚，Fran Ramovskiy研究所。ar t i cl e i nf o文章历史记录：2021年12月1日收到收到修订版，2022年3月23日接受，2022年保留字：无线传感器网络NS-3洋葱路由边缘计算a b st ra ct无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量无线设备组成的多跳网络，无需基础设施的监测系统。无线传感器网络节点通常是廉价的资源有限的设备，使用传感器检测环境特征。尽管互联网系统的成熟通信协议可以在对等体之间提供可靠和安全的通信，但将类似的解决方案应用于WSNs可能会压倒WSNs所包含的资源受限技术。此外，无线通信的广播性质可以向窃听RF信号的外部参与者揭示上下文信息。因此，研究明确为无线传感器网络设计的通信协议，以保护网络资源和隐私，是一个特别重要的问题。在本文中，PPWSim，一个模拟器开发研究的隐私保护通信协议的边缘数据处理在无线传感器网络。该模拟器是基于仿真环境nsnam NS3，因此，它可以很容易地扩展或用作开发其他WSN模拟器的框架。©2022作者（S）。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本版本1用于此代码版本的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-21-00231代码海洋计算胶囊https://codeocean.com/capsule/84f180e8-2f28-4a10-8004-47568ae1704f/treeGNU通用公共许可证第2使用GIT的代码版本控制系统使用C++、Python、nsnam NS3、Libsodium、Google Protobuf的软件代码语言、工具和服务编译要求，操作环境依赖性Linux，autoconf，automake，libxml 2 libxml 2-dev，g++，git，libsodium-dev，sqlite3，libtool，make，pkg-config，python3，python3-dev，python3-setuptools如果可用，链接到开发人员文档/手册https://nikih94.github.io/技术支持邮箱niki. famnit.upr.si1. 动机和意义无线传感器网络通常由大量部署在动态环境中的传感节点组成，用于特定的节点必须自我配置并与其他节点协作，以自主形成一个没有基础设施的网络，其中数据可以从传感器节点流向与汇聚节点交互的外部参与者传感器节点是配备有传感器并且在处理方面受到约束的低成本设备通讯作者：斯洛文尼亚Primorska大学数学、自然科学和信息技术学院。电子邮件地址：niki. famnit.upr.si（Niki Hrovatin）.https://doi.org/10.1016/j.softx.2022.101067带宽、存储和能源。另一方面，汇聚节点没有严重的资源约束，它们的作用是作为一个网关，需要从传感器节点的数据到外部系统。然而，低成本设备、多跳路由和没有基础设施的这些特定的WSN特征塑造了WSN的多功能性，使它们受到各种攻击[1]。组成WSN的大量传感器节点允许对环境进行非常细粒度的监测;然而，大量的传感节点意味着大量的数据，并且必须处理数据以提取有价值的信息。然而，典型的解决方案将所有感测到的数据传送到中央处理点，通常在云中。因此，错过了利用节点2352-7110/©2022作者。 由Elsevier B.V.出版。这是一篇开放获取的文章，使用CC BY许可证（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softxNiki Hrovatin、Aleksandar Tošić和Jernej Vičić软件X 18（2022）1010672Fig. 1. 图中显示了洋葱消息及其在WSN中的类似电路的路径。洋葱消息路径编码在洋葱头中。洋葱体携带计算机代码和用于存储聚合值的二进制字符串。计算机代码在洋葱消息路径中的传感器节点处执行，将执行结果嵌入所携带的二进制字符串中。形成无线传感器网络，并使资源受限技术所提出的多跳网络出现了几种隐私保护数据聚合解决方案[2-这些解决方案的工作原理是，当数据向汇聚节点传播时，沿着路由路径聚合来自多个节点的传感器读数。这些解决方案的可行性和有效性通常在部署之前在仿真环境中进行测试。然而，即使是流行的网络模拟器，如NS3 [6]，也缺乏一个用于WSN模拟的通用框架，该框架将作为研究结果可再现性的共同在本文中，我们提出了一个仿真框架的无线传感器网络使用NS3。我们使用框架来验证我们的方法，以实现使用洋葱路由的无线传感器网络的通用数据和查询隐私保护协议[7]。2. 问题概述PPWSim是为了研究在WSN中实现隐私保护通信协议[7]而开发的，并且：（a）评估响应时间，（b）进行可伸缩性研究，（c）确定网络拓扑是否显著影响协议性能。与此手稿一起发布的软件是一个扩展版本，允许对未来研究的模拟环境进行更广泛的操作。通信协议设计的特点是消息包含一个分层对象，该对象由几个加密层组成，类似于洋葱路由[8]中采用的加密层。除了分层对象，我们的协议定义的消息还包含一个有效载荷。通过我们的协议设计，有效载荷由与边缘数据处理（通用计算机代码）相关的信息和用于携带聚合值的二进制字符串组成。在手稿、软件和文档的其余部分，我们将洋葱头称为分层对象，将洋葱体称为消息有效载荷，将洋葱消息称为由洋葱头和洋葱体组成的消息。 洋葱消息如图所示。1.一、通信协议通过WSN节点引导计算机代码和部分结果，消息路径中的每个节点执行计算机代码并将其感测值贡献当消息返回到发出方汇聚节点时，它包含在消息构造时指定的节点的传感器读数上计算的所需聚合值模拟器实现与[7]中提出的技术的不同之处在于以下方面：（1）模拟器不约束传感器节点处洋葱消息的处理时间，（2）模拟器转发填充字节而不是计算机代码，（3）洋葱头层不包括对称加密密钥（洋葱消息在洋葱消息路径中的每个传感器节点上被类似地处理）。3. 软件描述为了追求概念化的隐私保护数据聚合协议所提出的研究问题，我们开发了一个基于NS3 [6]仿真环境的仿真器。该模拟器允许用户操纵影响洋葱消息的传播时间的各种参数我们将洋葱消息的传输时间称为从sink节点发出洋葱消息到将发出的洋葱消息返回到发出者sink节点之间所经过的时间。3.1. 软件功能本节介绍影响模拟器输出的软件功能和参数。为了方便仿真器的使用，我们通过配置文件实现了仿真参数的设置。此外，可以通过命令行参数设置参数模拟名称、模拟种子、路由、拓扑和网络中的节点数。软件参数的准确描述可在软件存储库中找到。模拟器构建了一个由s个传感器节点和一个汇聚节点组成的网络。传感器节点基于以下部署方案之一部署在平面上：网格Niki Hrovatin、Aleksandar Tošić和Jernej Vičić软件X 18（2022）1010673⟨−⟩⟨−⟩拓扑（GT）和随机盘拓扑（RDT）。在前者中，传感器节点根据网格结构部署，每个传感器节点是等距的，从最近的传感器节点在基数方向。在后者中，传感器节点被随机部署在一个圆盘形的平面上。在GT和RDT中，汇聚节点都部署在网络这两种部署方案都允许用户在不同的s值下保持相同的平均节点密度。仿真网络中的无线通信遵循IEEE802.11n局域无线网络标准。我们的模拟器允许在两个之间进行选择。4 GHz和5 GHz载波频率和各种调制编码方案[9]。无线传感器网络中的每个节点都安装了IP协议，并且消息通过TCP协议传输，以确保可靠的有序数据传输。由于无线传感器网络通常具有较小的最大段大小（MSS）和最大传输单元（MTU）[10]，因此模拟器允许设置这些参数 到所需的值。消息使用NS 3环境提供的多跳ad-hoc无线网络的路由算法进行路由。我们通过设置特定参数实现了路由算法安装的简化过程。多跳ad-hoc无线网络支持的路由算法有：Ad Hoc按需距离矢量（AODV）[11]、动态源路由（DSR）[12]、优化链路状态路由协议（OLSR）[13]和目的地排序距离矢量（DSDV）[14]。我们的模拟器使用Libsodium库实现加密操作[15]。洋葱头的层通过应用密封盒加密，这是一种基于Curve25519 [16]的公钥密码系统，密钥长度为256b。因此，由于共享秘密，每个加密层将洋葱头大小增加48字节。洋葱消息在WSN中执行，如第2节所述;此外，模拟器允许控制洋葱消息的以下属性：洋葱消息路径长度：包含在洋葱消息路径中的传感器节点的数量。统一洋葱头大小：当解密洋葱头的一层时，通过向洋葱头添加填充来保持洋葱头大小的统一。无洋葱体：洋葱消息将不包括洋葱体。洋葱体大小：设置洋葱体大小以模拟计算机代码在洋葱体中的传输。数据聚合：洋葱体包含一个值，每个传感器节点将其传感器读数聚合到洋葱体中承载的值。由于无线多跳网络的高错误率和洋葱消息通常很大，我们实现了一个看门狗定时器，如果洋葱消息在选定的时间帧内没有到达下一跳，则中断洋葱消息的转发。此外，看门狗定时器还将触发发出新的洋葱消息，该消息具有与被中断消息相同的属性3.1.1. 模拟器输出模拟器的输出写在标准输出和输出文件中.输出文件内容的一个例子如方框I所示。输出文件包含用于运行模拟的参数的描述和四个CSV头。CSV头描述输出文件的数据行在下面的段落中，我们将描述模拟的数据输出onion_details行包括onion消息的传输时间，该时间是从接收节点发出消息开始测量的直到洋葱消息返回到汇聚节点。onion_routing行包含onion消息从onion消息路径中的一个节点传输到onion消息路径中的下一个节点的时间。onion_details和onion_routing都包含有关onion消息大小（以字节为单位）的详细信息，onionId是在数据行中唯一标识onion消息的标识符。超时行通知中断的洋葱消息。node_details行报告能够与汇聚节点通信的节点（在IP、公钥结构中列出的传感器节点，如第3.2节中所解释的）的（X，Y）坐标。此外，如果选择OLSR路由，则还报告节点度。我们将节点度称为节点的一跳邻居的数量。除了上述的输出文件，每个模拟运行广告，广告产生有关的通信流量在模拟过程中产生的统计数据。通信流量分别在MAC层和应用层测量。因此，允许比较在应用层传输的数据与在网络中生成的总通信开销之间的比率。3.2. 说明性示例模拟器为第2节中描述的隐私保护数据聚合协议提供模拟环境，允许用户通过设置配置文件调整第3.1节中描述的参数。通过在NS3 home direct中执行以下命令之一来第二个命令演示了命令行参数的使用美元/ waf-run onion- routing- WSN美元/waf−− run“onion− routing− wsn−− a_simple =0−− a_name=test−−a_routing=olsr−− a_topology=grid−− a_nodeNumber=10“在模拟器启动时，读取配置文件，并设置模拟参数。然后，根据所选择的网络拓扑结构构建网络，并在节点上安装应用程序。由于在RDT中，节点被部署在可用的盘形空间中的随机位置，因此一些节点可能无法与汇聚节点通信。因此，模拟器分两个阶段工作;第一阶段是为了识别汇聚节点可到达的传感器节点。在第一阶段，传感器节点依次启动以防止网络拥塞，每个传感器节点发送其公钥给汇聚节点。sink节点保存一个可达节点列表，IP，公共键，每个条目对应于能够与汇聚节点通信的传感器节点。在第二阶段，sink节点从可达节点列表中随机选择传感器节点，开始构建洋葱消息。洋葱消息由sink节点按顺序发出;洋葱消息返回sink节点后，发出下一个洋葱消息洋葱消息在传感器节点上根据配置文件中设置的参数进行处理，并在第3.1节中提到。当配置文件中指定的所有洋葱消息执行完毕时，模拟器结束。3.3. 软件构架软件体系结构使用图2中的UML类图描述结构，图3中的UML组件图显示与NS3模块的交互。在模拟器启动时，WsnConstructor组件使用ConfigStore模块读取配置文件中定义的参数，使用Network模块创建节点和网络设备，使用Mobility模块构建网络拓扑·····Niki Hrovatin、Aleksandar Tošić和Jernej Vičić软件X 18（2022）1010674−模拟说明−模拟名称：test_OLSR_GRID_10_0模拟随机流设置，运行：1，种子：1传感器节点总数：10和1汇聚节点无线：IEEE 802.11n，2.4GHz，数据模式：HtMcs1，控制模式：HtMcs1，MTU：1280，MSS：536网络拓扑：网格，行大小：3。X轴上节点之间的距离：60米。Y轴上节点之间的距离：60米。汇聚节点位于x：60，y：60路由：OLSR路由建立时间：60 s，节点以200 ms的间隔顺序启动，洋葱开始时间：67 s洋葱路径长度：5 10 15每个路径长度重复1次。模拟开始时间：Mon Nov 22 15：14：57 2021−−csv header−−onion_details，sim_name，sim_num，num_of_nodes，topology，routing，onion_id，packet_size，onion_head_size，onion_body_size，onion_path_length，sent_at，recv_at，query_time_to_returnonion_routing，sim_name，sim_num，num_of_nodes，topology，routing，onion_id，send_ip，recv_ip，packet_size，onion_head_size，onion_body_size，sent_at，recv_at，hop_timetimeout，sim_name，sim_num，num_of_nodes，topology，routing，onion_id，onion_path_length，abort_time node_details，sim_name，sim_num，num_of_nodes，topology，routing，coord_x，coord_y，node_degree− onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，10.1.0.1，10.1.0.7，411，267，134，67.800000，67.802884，Onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，10.1.0.7，10.1.0.4，411，267，134，67.802884，67.817742，0.014858 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，10.1.0.4，10.1.0.9，411，267，134，67.817742，67.835166，0.017424 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，10.1.0.9，10.1.0.6，411，267，134，67.835166，67.850985，0.015819 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，10.1.0.6，10.1.0.10，411，267，134，67.850985，67.872124，Onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，10.1.0.10，粤ICP备09018888号-1onion_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，1，411，267，134，5，67.800000，67.873909，0.073909 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.1，10.1.0.10，671，527，134，68.373909，68.378262，0.004352 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.10，10.1.0.9，671，527，134，68.378262，68.396232，0.017970 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.9，10.1.0.11，671，527，134，68.396232，68.413327，0.017095 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.11，10.1.0.4，672，528，134，68.413327，68.421543，0.008216 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.4，10.1.0.7，672，528，134，68.421543，68.423928，0.002385 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.7，10.1.0.5，672，528，134，68.423928，68.444033，0.020105 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，2，10.1.0.5，10.1.0.4，672，528，134，68.444033，68.461734，0.017701 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，2，10.1.0.4，10.1.0.2，672，528，134，68.461734，68.480690，0.018956 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，2，10.1.0.2，10.1.0.5，671，527，134，68.480690，68.497158，0.016468 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.5，10.1.0.9，671，527，134，68.497158，68.517373，0.020215 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，10.1.0.9，10.1.0.1，671，527，134，粤ICP备05016673号-1onion_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，2，671，527，134，10，68.373909，68.521615，0.147706 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.1，10.1.0.9，931，787，134，69.021615，69.022961，0.001346 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.9，10.1.0.11，931，787，134，69.022961，69.025259，0.002298 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.11，10.1.0.6，931，787，134，69.025259，69.037589，0.012330 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.6，10.1.0.9，932，788，134，69.037589，69.043895，0.006306 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.9，10.1.0.2，932，788，134，69.043895，69.047897，0.004002 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.2，10.1.0.8，932，788，134，69.047897，69.064188，0.016291 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.8，10.1.0.7，932，788，134，69.064188，69.070067，0.005879 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.7，10.1.0.3，932，788，134，69.070067，69.073157，0.003089 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.3，10.1.0.2，932，788，134，69.073157，69.075896，0.002739 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.2，10.1.0.8，932，788，134，69.075896，69.080590，0.004695 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.8，10.1.0.11，932，788，134，69.080590，69.085924，0.005333 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.11，10.1.0.4，932，788，134，69.085924，69.091843，0.005919 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.4，10.1.0.3，932，788，134，69.091843，69.094292，0.002449 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.3，10.1.0.2，931，787，134，69.094292，69.096980，0.002688 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.2，10.1.0.4，931，787，134，69.096980，69.100846，0.003866 onion_routing，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，10.1.0.4，10.1.0.1，931，787，134，粤ICP备05016666号-1onion_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，3，931，787，134，15，69.021615，69.105257，0.083641 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.1，60，60，8 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.3，60，0，5 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.4，120，0，3 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.5，0，60，5 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.6，60，180，4 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.7，120，60，5 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.8，0，120，5 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.9，60，120，7 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.10，120，120，4 node_details，test_OLSR_GRID_10_0，0，10，grid，olsr，10.1.0.11，0，180，3−−模拟结束时间：2021年11月22日星期一15：15：00方框一使用WiFi模块建立无线通信，使用因特网模块安装因特网栈，使用 相 应 的 模 块 建 立 路 由 ， 使 用 网 络 和 核 心 模 块 在 节 点WsnConstructor组件创建类OutputManager和OnionValidator的一 个 实 例 ， 并 将 它 们 传 递 给 SensorNode 和 Sink 应 用 程 序 。OutputManager实例管理在标准输出和输出文件上写入的模拟输出。OnionValidator实例允许检查洋葱消息是否到达看门狗定时器内的下一跳节点在模拟的第一阶段，SensorNode类的实例通过调用Hand-shake（）将其公钥发送到Sink节点。当Sink节点接收到握手消息时，它在m_nodeManagerIP ， public-key>结构中注册传感器节点。所 有 在 WSN 中 传 输 的 消 息 都 是 使 用 Protobuf 库 [17] 使 用ProtoPacket类构造的。在模拟的第二阶段，类Sink的实例通过调用SelectRoute（）和Prepare- Onion（）创建洋葱消息。方法SelectRoute（）随机选择传感器节点 从m_nodeManager结构。方法PrepareOnion（）使用OnionManager类的实例来创建洋葱头。OnionManager类通过使用Libsodium库实现EncryptLayer（）和DecryptLayer（）来抽象类OnionRouting允许洋葱头创建和层解密，同时省略加密/解密函数的实现。然后，通过调用函数将构造的包含洋葱头和洋葱体的Pro- toPacket实例发送到传感器节点Niki Hrovatin、Aleksandar Tošić和Jernej Vičić软件X 18（2022）1010675图二、主 要 软 件 组 件 的 UML类图。图三. UML组件图显示了PPWSim组件与NS3环境模块的交互。NS3环境的模块包括所用类的名称。Wsn_node ： ： SendSegment （ ） 通过 Internet 模块提供的 ns3：：TcpSocket。接收到洋葱消息的SensorNode类的实例通过调用OnionReceived来通知OnionValidator实例。洋葱消息使用函数ProcessOnionHead（）和ProcessOnionBody（）进行处理。然后，洋葱消息被发送到下一跳节点，SensorNode实例设置看门狗定时器。当计时器结束时，传 感 器 N-ode 实 例 将 通 过 调 用 OnionValidator 的CheckOnionReceived（）来instance.如果下一个节点没有收到洋葱消息，则通过设置中断洋葱 消 息 转 发OnionValidator 实 例 的 m_onionSeq=0 。 Onion-Validator实例在所有节点之间共享;因此，Sink实例识别被中断的洋葱消息，并开始发出具有与被中断消息相同属性的新洋葱消息。WSN_node类还提供了DisableNode（）和ActivateNode（）方法，用于禁用和重新启用WSN节点。disable函数作用于物理层，使节点Niki Hrovatin、Aleksandar Tošić和Jernej Vičić软件X 18（2022）1010676对于其他节点不可达并且不能参与路由。4. 影响PPWSim是在一个无线传感器网络模拟器的基础上增加了一个用例，基于洋葱路由的数据和源隐私保护协议。实验需要的基本无线传感器网络，以及实验需要额外的隐私保护特性，可以模拟所提出的软件。WsnConstructor组件允许通过配置文件轻松操作通用WSN属性;此外，该组件的结构与ISO/OSI模型[18]相对应，允许直观的功能扩展。Wsn_node组件代表一个通用的WSN节点，它提供传输层服务，通过Protobuf [17]对象进行数据交换，访问节点位置信息，节点停用/重新激活，以及通过OutputManager组件对模拟器输出进行集中因此，Wsn_node组件可以扩展为特定WSN应用的传感器节点或汇聚节点行为建模，Protobuf集成有助于通信协议的开发。PPWSim提供的OnionRouting类是加密不可知的，可以重用以开发使用洋葱路由技术的其他模拟器[8]。此外，PPWSim基于NS3仿真环境，允许使用NS3提供的组件进行进一步扩展NS3提供：模拟噪声信道的错误模型，用于研究WSN中位置隐私保护的PCAP跟踪[19]，模拟需要节点运动的特定场景的移动模型[20]以及许多其他工具。作者无法找到任何现有的模拟可以适应特殊要求，例如隐私保护，这是所描述的研究的主要目标 在[7]中。科学研究的一个重要部分需要实证评估的支持。新的科学思想可以在专门开发的软件中模拟，但实施时间以及不可避免的软件生产问题可能会阻止科学家进行进一步的研究。仿真环境，如NS3，有助于快速开发专用仿真环境。在对可用的开源工具进行彻底研究后，作者无法找到在撰写本文时，提出了一种适合于数据源隐私保护的WSN网络仿真环境的解决方案。所提出的解决方案是基于一个行业领先的仿真环境，将拟议的属性。该软件已被用于作者所在机构Primorska大学和Innorenew CoE的一些项目。最著名的项目是[23]中已发表的结果基于所提供的软件模拟器。5. 结论本文介绍了PPWSim，一个基于NS3 [6]仿真环境的仿真器PPWSim是专门为研究[7]中提出的通信协议而模拟器允许用户设置影响网络中消息的传播时间的除了对[7]中描述的解决方案的未来研究之外，所提出的软件可以作为开发使用洋葱路由技术的WSNs或模拟器范围内的其他模拟器的框架[8]。竞合利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作致谢作者衷心感谢欧盟委员会在Horizon 2020 Widespread-Teaming计划下为InnoRenew项目提供资金（赠款协议#739574）和斯洛文尼亚共和国（斯洛文尼亚共和国和欧洲区域发展基金的投资资金）。他们还感谢斯洛文尼亚研究机构ARRS为J2-2504项目提供资金。引用[1] Chan H，Perrig A.传感器网络中的安全与隐私。计算机2003;36（10）：103-5. http://dx.doi.org/10.1109/MC.2003.1236475网站。[2][10]杨文，李文.无线传感器网络中隐私保护的鲁棒数据聚合。安全通信网2009;2（2）：195-213. http://dx.doi.org/10.1002/sec.95网站。[3]Bista R，Chang J-W.无线传感器网络隐私保护数据聚合协议综述。传感器2010;10（5）：4577-601. 网址：//dx.doi.org/10.3390/s100504577网站。[4]Zhang L，Zhang H，Conti M，Di Pietro R，Jajodia S，Mancini LV.在WSN数据聚合中保护隐私免受外部和内部威胁。电子通讯系统2013;52（4）：2163-76。http://dx.doi.org/10.1007/s11235-011-9539-8.[5]徐军，杨刚，陈忠，王庆.无线传感器网络中隐私保护数据聚集研究综述。中国通讯2015;12（5）：162-80. http://dx.doi.org/10.1109/CC.2015.7112038网站。[6]Henderson TR，Lacage M，Riley GF，Dowell C，Kopena J.使用ns-3模拟器进行网络模拟。In：ACM SIGCOMM，Vol.14. (14)2008，p. 527号[7]Hrovatin N，Tošić A，Mrissa M，VičiJ. A general purpose data and queryprivacy preserving protocol for wireless sensor networks. 2021年，arXiv：2111.14994。[8]Syverson PF ， Goldschlag DM ， Reed MG. 匿 名 连 接 和 洋 葱 路 由 。 In ：Proceedings. 1997年IEEE安全和隐私研讨会（目录号97CB36097）。IEEE;1997年，第44-54页。http://dx.doi.org/10.1109/SECPRI.1997.601314.[9]Paul T，Ogunfunmi T.无线局域网时代来临：理解IEEE 802.11 n修正案。IEEE Circuits Syst Mag 2008;8（1）：28-54. 网址：//dx.doi.org/10.1109/MCAS.2008.915504网站。[10] Bettoumi B，Bouallegue R.LC-DEX：基于HIP的物联网中的多跳6low-pan无线传感器网络中的轻量级和高效的传感器2021;21（21）：7348。http://dx.doi.org/10.3390/s21217348网站。[11]作者：J. S. RFC 3561：Ad hoc按需距离矢量（AODV）路由。Tech.代表，RFC Editor; 2003，http://dx.doi.org/10. 17487/RFC 3561。[12]张文，张文，等.无线自组织网络路由协议.北京：通信出版社，2000，24（3）：100 -101. Ad Hoc Netw2001;5（1）：139-72.[13][10] Clausen T，Jacquet P，Adjih C，Laouiti A，Minet P，Muhlethaler P，Qayyum A，Viennot L.优化的链路状态路由协议（OLSR）。网络工作组，2003年，网址https://hal.inria.fr/i