طراحی یک شبکه حسگر بی سیم (WSN) ایمن و طولانی مدت جهت جمع آوری داده ها

Designing A Secure and Long-Lived WSN for Data Collection

چکیده

1- مقدمه

2- تحقیقات مرتبط

3- رویکرد پیشنهادی

4- نتایج شبیه سازی

5- نتیجه گیری

منابع

چکیده

کمینه سازی انرژی یکی از وظایف مهم در WSN است که از طریق فرایند خوشه بندی انجام میشود. خوشه بندی در WSN روشی کارآمد برای افزایش طول عمر شبکه است. در کار پیشنهادی فعلی، تمرکز اصلی بر طول عمر شبکه است که برای کاهش شکستهای گره و افزایش تحویل بسته های داده ضرورت دارد. در این مقاله، ساختاربندی سلسله مراتبی با استفاده از رویکرد خوشه بندی بر مبنای فرایند کارآمد تراکم داده انجام میشود. فرایند تراکم داده در دو فاز تعریف میشود. فاز اول، آرایش گرهها در خوشه را با استفاده از توزیع یکنواخت؛ و فاز دوم، انتخاب سرخوشه و تراکم داده را با کمک برنامه ریزی خطی تعریف میکند. هدف اصلی، کمینه سازی مصرف انرژی و افزایش اعتبار و استحکام شبکه حسگر می‌ باشد. در نهایت، عملکرد شبکه بر اساس مصرف پایین انرژی، تحویل بالای بسته های داده، و ازدحام پایین در WSN ارزیابی خواهد شد.

2- تحقیقات مرتبط
2-1 طول عمر شبکه مبتنی بر خوشه بندی
در مطالعاتی که تاکنون انجام شده اند، چندین رویکرد خوشه بندی آگاه به طول عمر شبکه پیشنهاد شده اند. سلسله مراتب خوشه بندی تطبیقی کم انرژی (LEACH) یکی از رویکردهای اصلی خوشه بندی در WSN است [5]. شبکه حسگر در LEACH، برخی گرهها را به چند خوشه تقسیم میکند و سرخوشه بر مبنای یک آستانه احتمال از پیش تعیین شده انتخاب میشود. سایر گرهها به نزدیکترین سرخوشه متصل میشوند تا خوشه ها را ایجاد کنند. که این امر، ارتباط مستقیم با ایستگاه مبداء را کاهش میدهد. در این پروتکل، سریعترین تحویل، ضمانت میشود اما موجب مصرف انرژی بیشتری در انتقال داده می‌گردد. رفرنس [6] روشهای خوشه بندی جدیدی مثل خوشه بندی مبتنی بر فاصله، چگالی و انرژی (DDEC) پیشنهاد میکند. DDEC برای بهبود عملکرد شبکه استفاده میشود و در انرژی، فاصله و چگالی باقیمانده دسته بندی میگردد، و شبکه را به خوشه هایی با همان تعداد عضو تقسیم میکند تا به موازنه بار دست یابد. نویسنده در می یابد که عملکرد DDEC از نظر گره زنده و مصرف انرژی، بهتر از عملکرد DDCHS است‌. رفرنس [7] خوشه بندی داده ها در یک شبکه حسگر بی سیم را که بر روی یک شبکه عصبی نقشه ویژگی خود ساماندهنده (SOFM) پیاده سازی شده اند شرح می‌دهد. WSN یکی از شبکه های ارتباطی نویدبخش برای ارزیابی و پایش محیط است. در این نوع شبکه، ارتباط از طریق سیگنالهای رادیویی برقرار میشود. از اینرو گره حسگر از ظرفیت ذخیره سازی، حس کردن و پردازش داده ها برخوردار است.

مطالعات مختلفی در ارتباط با طول عمر شبکه بر مبنای تراکم داده انجام شده اند. رفرنس [8] مسیریابی تراکم سازگار را با هدف کاهش تاخیر برای شبکه های حسگر بی سیم چندلایه بررسی کرده است. این مطالعه دریافته است که تراکم داده روشی بسیار کارآمد بویژه در کاهش حجم داده های منتقل شده و افزایش طول عمر شبکه است. این مطالعه بطور ویژه نشان داده است که وقتی طول زمان انتظار، بزرگتر یا معادل با تراکم از پیش تعیین شده می‌باشد داده های بیشتری، اما به هزینه افزایش تاخیر، بازارسال میشوند. بنابراین هدف از شماهای AAR در مطالعه[8] ، ارسال داده ها به گرههایی با صفوف طولانی داده است به منظور تضمین اینکه صفوف طولانی از مقدار کوچکی از داده ها برخوردارند بنحوی که تراکم داده قابل اجراست و از اینرو تاخیر کاهش می یابد. همه پروتکل های تراکم ذکرشده در فوق به دستیابی به این اهداف کمک میکنند زیرا آنها با بکارگیری موثر پارامترهای مرجع در دسترس، بر مفهوم ارسال داده موفق اثر می‌ گذارند. مطالعات سابق نشان داده اند که همکاری، هماهنگی و مدیریت گرههای حسگر برای حل و فصل مساله ناکارآمدی انرژی که طول عمر شبکه را کاهش میدهد ضرورت دارند [9].

2-2 تراکم داده مبتنی بر طول عمر شبکه
مطالعات گوناگون به نتایجی درباره تراکم داده بر مبنای طول عمر شبکه دست یافته اند. یکی از این مطالعات در رفرنس [10] درباره مکانیسمهای تراکم داده در IOT، مروری نظام مند بر مطالعات پیشین انجام داده و توصیه هایی به محققان آینده ارائه نموده است. این مطالعه دریافته است که تراکم داده، یکی از موثرترین روشهای بکار رفته برای کاهش تعداد ارسال داده بین اشیاء است. این مطالعه همچنین دریافته است که ممکن است کاهش افزونگی داده در افزایش طول عمر شبکه و کاهش مصرف انرژی نقش داشته باشد. مطالعه [10] تحلیل نظام مندی از IOT در مکانیسمهای تراکم داده ارائه داده و دریافته است که سه مکانیسم اصلی وجود دارد: مکانیسم مبتنی بر خوشه بندی، مکانیسم مبتنی بر درخت، مکانیسم متمرکز. همچنین یک مقایسه مشروح از تکنیکهای برجسته نشان داده است که مکانیسم تراکم داده بکار رفته در IOT، برای بازدهی و کاهش افزونگی داده ها ضروری است. شبکه های حسگر اکنون با اصلاح نمایشهای چند رسانه ای، بعلت مشخصات ارزشمند و تنوع کاربردشان، استاندارد هستند. هنوز شبکه های حسگر حاوی گرههای بسیار کوچکی بوده و به باتریها وابسته هستند و همچنین توالی گرهها قابل توسعه نیست. بنابراین تحقیقاتی مفید با استفاده از روشهای کنترل تراکم داده بزرگ انجام میشوند که از الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان و الگوریتم PSO برای انجام محاسبات نرم جهت افزایش طول عمر شبکه استفاده میکنند [11]. گرهها در شبکه های حسگر برای گردآوری اطلاعات به کمک رسانه بی سیم بکار میروند. اطلاعات تولید شده با کمک گرههای همسایه، بسیار زائد و تکراری هستند و موجب بار ترافیکی، تاخیر و ازدحام بزرگی میشوند که انرژی زیادی مصرف کرده و عمر شبکه را کاهش میدهد. بنابراین کارهای زیادی بر روی منابع داده گوناگون و روش صرفه‌جویی در انرژی با دوره نفهتگی کوچک بر اساس دریافت و ارسال داده انجام میشوند [12]. از آنجا که میزان تقاضای IOT بسیار بالاست بنابراین جمع آوری داده، رویه مهمی برای کاهش هدررفت انرژی گرههای شبکه جهت افزایش طول عمر شبکه است. بنابراین خوشه بندی داده ها و شناسایی کنشهای ناهنجار، که یک روش تراکم داده است که از رویکردهای گوناگون خوشه بندی مثل C-میانگین فازی استفاده میکند، نیز در بازار موجود است تا افزونگی‌ شبکه های حسگر بی سیم را کاهش دهد [13].

مروری بر الگوریتم های مکان یابی بر اساس رویکرد شبکه سازی تعریف شده نرم افزاری در شبکه حسگر بی سیم (WSN)

A review of localization algorithms based on software defined networking approach in wireless sensor network

چکیده
1 مقدمه
2 پیش زمینه
3 مکان یابی
4 روش های مکان یابی در SDWSN
5 نتیجه شبیه سازی برای برخی از روش های مورد استفاده در SDWSN
6 نتیجه گیری
منابع

چکیده

مکان یابی شبکه حسگر بی سیم (WSN ) چالش مهمی است، زیرا رابطه ای قوی بین داده های تجمیعی حسی و مکان منشا داده ها وجود دارد. تکنیک شبکه های مبتنی بر نرم افزار (SDN ) از الگوریتم مکان یابی پشتیبانی می کند و تمام محدودیت ها و محدودیت های شبکه را در نظر می گیرد. با استفاده از دانش شبکه جهانی ارائه شده توسط کنترل کننده های SDN، نتایج مطالعات قبلی نشان می دهد که عملکرد شبکه می تواند به میزان قابل توجهی بهبود یابد. این مقاله الگوریتم‌های مکان یابی را که اخیراً پیشنهاد شده اند بررسی می‌کند و نتایج شبیه‌سازی را برای هر روش مورد استفاده در شبکه‌های حسگر بی‌سیم نرم‌افزاری ( SDWSN) مورد بحث قرار می‌دهد تا بهترین راه برای یافتن گره‌های مکانی با بالاترین دقت و کمترین مصرف انرژی پیدا کند. این مقاله همچنین پارادایم شبکه نرم افزاری و چالش های WSNS را ارائه می دهد که توسط SDWSN ها حل شده اند.

2 پیش زمینه
• مفهوم SDN
شبکه نرم افزاری (SDN) یک پارادایم شبکه است که برای ساده سازی مدیریت و پیکربندی شبکه طراحی شده است. این شبکه صفحه جداسازی کنترل شبکه را از دستگاه های شبکه زیرین (صفحه داده) انجام می دهد، صفحه داده با اطلاعات کم یا بدون هوش تبدیل به دستگاه ارسال می شود. این شبکه جداسازی اطلاعات متمرکز شبکه را در کنترل کننده فراهم می کند که نمای کلی از شبکه دارد [7]. ویژگی منحصر به فرد SDN این است که قابلیت برنامه ریزی را از طریق جداسازی صفحات کنترل و داده امکان پذیر می کند و مدیریت شبکه را بسیار انعطاف پذیرتر می کند [8،81].

• صفحه داده (لایه زیرساخت): شامل عناصر شبکه مانند دستگاه های فیزیکی (کلید ها، روترها، نقاط دسترسی بی سیم و غیره) است که با ترافیک شبکه قرارداد دارند، ارسال بسته را در داخل شبکه کنترل می کند، در حالی که رفتار آن توسط صفحه کنترل تعیین می شود. در اصطلاح SDN این دستگاه ها به عنوان سوئیچ های شبکه نامیده می شوند [11،85].

• صفحه کنترل: لایه ای قدرتمند در شبکه است که تصمیم کنترل کننده را در خود جای داده و مسیریابی را برای ترافیک در شبکه فراهم می کند. این لایه مسئول پیکربندی صفحه ارسال است. عملکردهای صفحه کنترل عبارتند از کشف و نگهداری توپولوژی، انتخاب مسیر بسته و مکانیسم های شکست مسیر [12، 29-34]. پروتکل های مسیریابی مختلف مانند RIP، OSPF، BGP و EIGRP توسط صفحه کنترل اجرا می شوند [35-39، 13].

• صفحه برنامه: این صفحه در بالای پشته SDN قرار دارد که شامل تمام برنامه هایی است که از خدمات ارائه شده توسط کنترل کننده برای اجرای وظایف مربوط به شبکه بهره برداری می کنند. نمونه هایی از برنامه های شبکه عبارتند از متعادل سازی بار، مسیریابی، مجازی سازی شبکه و غیره [11،14،40،41].

eHAPAC: یک مدل کنترل دسترسی با پشتیبانی از حریم خصوصی برای شبکه های حسگر بی سیم دارای IP

eHAPAC: A Privacy-Supported Access Control Model for IP-Enabled Wireless Sensor Networks

چکیده
1 مقدمه
2 آثار مرتبط
3 بیان مسئله
4 ساختار EHAPAC
5 تحلیل امنیتی
6 ارزیابی عملکرد
7 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
پیاده سازی فناوری IP در شبکه های حسگر بی سیم باعث توسعه بسیاری از سناریوهای هوشمند شده است.. به منظور افزایش دسترسی امن در شبکه‌های WSN مبتنی بر IP، کنترل دسترسی در گره‌های حسگر به عنوان مرحله مهمی است. به هر حال، در حال حاضر، کنترل دسترسی با دو چالش روبرو است، که عبارتند از قابلیت اجرا، و حفظ حریم خصوصی دسترسی کاربر. در این مقاله، به معرفی مدل eHAPAC می‌پردازیم، که به عنوان یک مدل حفظ حریم خصوصی کنترل دسترسی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم (یا WSN) مبتنی بر IP است. مباحث این مقاله شامل سه بخش است. ابتدائا، این مقاله به ادغام پروتکل کنترل دسترسی هیدرا  و مدل حفظ حریم خصوصی APAC  می‌پردازد که معرف حفظ حریم خصوصی کنترل دسترسی دستگاه‌هایی با منابع محدود می‌پردازد. دوم اینکه، این مقاله به معرفی یک پروتکل هیدرا پیشرفته برای پیاده‌سازی پیوندناپذیری تبادلات پیام پروتکلی می‌پردازد. سوم، به منظور حل مسئله اعتبار شخص ثالث، این مقاله به توسعه مدل APAC مبتنی بر امضا گروهی پرداخته، و از فناوری بلاک‌چین  برای مدیریت ذخیره‌سازی و انتشار کلید عمومی امضا گروهی استفاده می‌کند. تحلیل امنیتی و ارزیابی عملکرد، اثبات می‌کند که پروتکل مورد نظر ما امن و کارامد است.

2- آثار مرتبط
در سال‌های اخیر، امنیت در شبکه WSN، توجه زیادی را به سمت خود جلب کرده است. فناوری کنترل دسترسی، به عنوان یک مکانیسم امنیتی مهم در شبکه‌های WSN، نیازمند توسعه است. اوریارت و همکاران [22]، به تحلیل بعضی از مدل‌های سنتی کنترل دسترسی و بعضی از مدل‌های جدید کنترل دسترسی که برای دستگاه‌هایی با منابع محدود (RCD) طراحی شده‌اند، پرداخته و دریافتند که مدل اول در تمام RCDها، اجرایی نیست و مدل دوم، تنها می‌تواند در دسته C2 دستگاه‌های با منابع محدود (RCD) قرار گیرد. سپس محقق، به معرفی کنترل دسترسی جدید تحت عنوان هیدرا می‌پردازد. این پروتکل بر مبنای پروتکل کنترل دسترسی لادون، به عنوان نسخه پیشرفته پروتکل تایید کربروس است. مقایسه بین پروتکل‌های هیدرا، لادون و کربروس در جدول 1 اورده شده است. پروتکل هیدرا و لادون از طریق ادغام مکانیسم تایید، باعث بهبود پروتکل کربروس می‌شود، و پروتکل هیدرا به پیاده‌سازی پیکره‌بندی سیاست پویا و وارسی دقیق بر مبنای پروتکل لادون می‌پردازد. محققان به ارزیابی پروتکل هیدرا با توجه به سه شاخص مصرف توان، حافظه و زمان پاسخ پرداخته، و نتایج حاصله به اثبات دسترس‌پذیری پروتکل روی دسته C0 دستگاه‌های با منابع محدود (RCD) می‌پردازد. به هر حال، پروتکل هیدرا، توجهی به امنیت حریم خصوصی کاربر ندارد.

طرح‌های [18]، [23]، به عنوان دو الگوی حفظ حریم خصوصی کنترل دسترسی هستند که به ترتیب باعث افزایش حریم خصوصی پروتکل کربروس و لادون که در بالا ذکر شده‌اند، می‌گردد. الگوی حریم خصوصی کاربری PrivaKERB [23] در ارتباط با پروتکل کربروس، باعث حفاظت حریم خصوصی کاربر از طریق ادغام پروتکل اصلی کربروس با مکانیسم اسم مستعار دینامیک و مکانیسم بازتولید اعطای مجوز (TGT) ، می‌گردد. مقاله [18]، به بروزرسانی الگوی PrivaKERB، بر مبنای پروتکل لادون می‌پردازد. به هر حال، نقطه ضعف اصلی این دو الگو، تکیه امنیت حریم خصوصی کاربر روی مرکز توزیع کلید (KDC) شخص ثالث است. مسیردهی هویت واقعی کاربر، و مجموعه نام‌های مستعار روی KDC ذخیره می‌شود، بنابراین KDC می‌تواند کاملا ردهای دسترسی کاربر را بدست اورد. زمانیکه KDC مورد حمله قرار گرفت و داده‌ها تراوش پیدا کرد، حریم خصوصی تمام کاربران در معرض خطر قرار خواهد گرفت. بعلاوه، هیچ یک از این دو الگو، مقاومت در برابر حملات مصرف منابع را، مد نظر قرار نمی دهد.

تکنیک امضا دیجیتال در رمزنگاری، به طور فزاینده‌ای در حفظ حریم خصوصی کنترل دسترسی، بکار گرفته می‌شود. پیش از این، ژانگ و همکاران [24] توجه شان را به سمت این حوزه پژوهشی جلب کرده‌اند. آن‌ها پروتکل DP2AC را معرفی نموده‌اند که از امضا کور در تولید نشانه‌ استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که نشانه‌های می‌توانند بصورت عمومی تایید شده، و با این وجود برای هویت کاربران پیوندناپذیر هستند. به هر حال، مشخص نیست که هر کاربر بی‌نام دارای برتری مشابهی برای دسترسی به گره‌ها باشد. هی و همکاران [25]، و هان و همکاران [26]، به طراحی الگوهای کنترل دسترسی بر مبنای امضا حلقه‌ای پرداختند تا حفظ حریم خصوصی حاصل گردد. در الگوی امضا حلقه‌ای، هیچ‌کسی نمی‌تواند مانع گمنامی امضا‌کننده اصلی در هر مورد شود [27]. ناتوانی در دنبال کردن کاربران متخلف، به عنوان یک نقص مهلک در این الگوهای امضا حلقه‌ای است. الگوی کنترل دسترسی بینام مبتنی بر CLSC که توسط لی و همکاران [28] مطرح شده است، هدفش حفاظت از هر شخص ثالث بجز خود کاربر و کنترل‌گر، برای شناخت هویت کاربر است. این الگو، از مکانیسم امضا مبتنی بر هویت استفاده می‌کند، که برای افشا هویت کاربر، الگوی ساده‌ای است. هی و همکاران [17]، یک امضای گروهی را بر مبنای الگوی حفظ حریم خصوصی کنترل دسترسی مطرح کردند. این الگو، هویت کاربر و کلید باز خصوصی ( که برای باز کردن امضا گروه به منظور افشای هویت امضا‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد) را به دو بخش تقسیم می‌کند، که به ترتیب توسط مراجع قانونی و مالکان شبکه WSN ذخیره می‌شود. اما این الگو ممکن است باعث دو مشکل گردد: از یک طرف اگرچه مراجع قانونی نمی‌توانند هویت واقعی کاربر را در تطبیق با تاییدیه امضا‌کننده قرار دهند، این الگو نمی تواند به سادگی باعث ارتباط پیام‌های درخواستی کاربر مشابه گردد؛ از طرف دیگر، به منظور جلوگیری از نفوذ کلید، فرایند پاسخگویی نمی‌تواند فراتر از سطح مورد انتظار باشد و بدین‌ترتیب به سادگی منجر به اختلافات می‌گردد. الگوهای [17]، [24]، [25] که پیش از این ذکر شد، از محدودیت‌های جدی دچار آسیب می‌گردند که نمی‌توانند قابلیت اجرا را در دستگاه‌های محدود مد نظر قرار دهند. به عنوان نمونه، الگوهای [17]، [25]، به ذخیره‌سازی فهرست کنترل دسترسی روی گره‌های حسگر پرداخته و به انجام تایید امضا و تنفیذ به صورت محلی در گره‌های حسگر می‌پردازند، که برای دستگاه‌های C0 با محدودیت شدید منابع، این امر غیرمحتمل است.

امنیت در شبکه حسگر بیسیم: نگاه فعلی

Security in Wireless Sensor Network: A Current Look

چکیده

1 مقدمه

2 معماری شبکه حسگر بی سیم (WSN)

3 مسائل امنیتی شبکه حسگر بی سیم (WSN)

4 طبقه بندی لایه ای حملات به شبکه حسگر بی سیم (WSN)

5 الگوریتمهای رمزنگاری سبک وزن

6 مسائل پژوهشی

7 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     شبکه حسگر بی سیم (WSN) برای خودکار سازی و بهبود قابلیتهای جمع ‌آوری اطلاعات در پروژه ‌های شاخصی از قبیل پایش پزشکی، صنایع، تحقیقات و آزمایشات علمی، کارخانه ها، حمل و نقل و غیره استفاده می‌ شود. بازی واقعیت افزوده (AR )، واقعیت مجازی (VR)، دستگاه های پوشیدنی، شهرهای هوشمند، و کشاورزی هوشمند، برخی از برنامه های جدیدتر آن هستند. دولتها نیز در برنامه های نظامی خود، از شبکه حسگر بی سیم (WSN) برای جمع آوری داده ها و اطلاعات استفاده می کنند. گره های WSN در سطح گسترده ای استفاده می شوند، و از آنجاییکه ارزان، پودمانی، قابل برنامه ریزی، قابل پیکره بندی و اد هاک هستند، می توانند در یک محیط باز با اتصال بی سیم و غیره نیز استفاده شوند. این ویژگیها سبب شده که WSN به آسانی مورد حمله مهاجمان قرار بگیرد. داده های جمع آوری شده توسط WSN برای افراد یا سازمانها، داده های خصوصی یا حساسی هستند. از این رو، امنیت مسئله مهمی در تحقیقات WSN در نظر گرفته می شود. در این مقاله، یک مرور اجمالی بر امنیت WSN را ارائه می دهیم. ابتدا WSN و معماری آن را معرفی می کنیم. سپس، در مورد طبقه ‌بندی لایه ‌ای حملات امنیتی و تکنیکهای کاهشی محتمل به بحث می پردازیم تا بتوانیم حملات و شدت آنها را درک کنیم. برای حفظ امنیت WSN، الگوریتمهای رمزنگاری سبک وزن را از نظر شایستگی، عملکرد، نیاز به باتری و موارد دیگر مورد تحلیل و بررسی قرار می دهیم.

معماری شبکه حسگر بی سیم (WSN)
     پشته های شبکه به صورت لایه ‌هایی تقسیم می‌ شوند تا پیچیدگیها و مسئولیتها در لایه ‌های مختلف را از هم تفکیک کنند، و همچنین اشکال ‌زدایی و نگهداری آسان ‌تر از پشته ها را میسر سازند. مدل OSI و TCP/IP از بارز ترین پشته های شبکه هستند. پشته شبکه WSN نیز همانند مدل OSI که در شکل 1 نشان داده شده به صورت معماری پنج لایه ای تقسیم می شود.

• لایه فیزیکی در WSN همانند مدل OSI است و پایین ترین لایه در پشته شبکه است. این لایه، لینکی را برای ارتباط بین موتها و دریافت/ ارسال داده ها بصورت دو دویی ایجاد می کند. علاوه براین، وظایفی همچون جستجوی گستره مناسب فرکانس برای انتقال داده ها، تولید فرکانس حامل برای ارسال داده ها، منحرف کردن سیگنالها، مدولاسیون سیگنالها، رمزنگاری داده ها و دریافت سیگنال داده ها را بر عهده دارد.
• لایه لینک داده ها وظایف مختلفی را بر عهده دارد که عبارتند از: مالتی پلکس سازی سیگنال داده ها، تشخیص تصادم، تشخیص چارچوب داده ها، کنترل خطا، کنترل دسترسی به یک محیط انتقال (MAC) و ارائه ارتباطات مطمئن نقطه به نقطه و یک نقطه به چند نقطه.
• لایه شبکه وظایفی مانند تخصیص آدرس شبکه را بر عهده دارد، که مبتنی بر داده یا مکان هستند نه یک شماره I.D منحصربفرد، به این دلیل که اندازه شبکه WSN می تواند بسیار بزرگ باشد، ارتباط بین شبکه ای با شبکه های خارجی دارد و ارسال بسته های داده را مدیریت و کنترل می کند.
• لایه حمل ملزم به ارائه اطلاعات برای نقل و انتقال مطمئن بسته های داده است. مسیریابی بسته های داده توسط لایه شبکه از طریق اطلاعات عبوری از لایه حمل انجام می شود. اگرچه قابلیت اطمینان انتقال داده ها از مبدا به مقصد را با توجه به عدم وجود یک طرح منحصربفردآدرس دهی جهانی، مقیاس پذیری شبکه، اتلاف توان و موارد دیگر نمی توان مانند قابلیت اطمینان لایه انتقال در مدل OSI تضمین کرد. اما لایه حمل WSN می تواند یک قابلیت اطمینان متمرکز را تضمین کند.
• بالاترین لایه در پشته WSN ، لایه کاربرد است. این لایه، چگونگی ساختار بندی و قالب بندی داده ها را قبل از ارسال به گره های دیگر در شبکه کنترل می کند و قالب و ساختار داده هایی که از گره های دیگر دریافت می شوند را تعیین می کند. این لایه به عنوان یک واحد قابل برنامه ریزی عمل می کند که همه لایه های دیگر موجود در WSN را جدا می کند و اجرای برنامه های مختلف و تعامل کاربر با آن را میسر می سازد.

شبکه سنسور بی سیم، حملات اکتیو و پسیو، آسیب پذیری و اقدامات متقابل

Wireless Sensor Networks: Active and Passive attacks – Vulnerabilities and Countermeasures

خلاصه

1- مقدمه

2- بررسی مقاله

3- الزامات امنیتی

4- معماری پایه شبکه سنسورهای بی سیم

5- چالشها و محدویتهای WSN

5-1- چالشهای شبکه سنسور بی سیم

5.2- محدویتها در شبکه سنسورهای بی سیم

6- حملات امنیتی در شبکه های سنسور بی سیم

6.1- حملات اکتیو

6-2- حملات پسیو

7- نتیجه گیری

منابع

چکیده

شبکه های سنسور بی سیم به علت موارد مصرف فوق العاده زیاد آنها در زمینه های پزشکی، نظامی ، دفاعی، محیط زیست، صنعتی ، حفاظت از زیر ساختها و کاربرد تجاری، و نیز امکان ارتباط به صورت کنترل از راه دور، توجه زیادی را در تحقیقات و توسعه به خود جلب نموده اند. یک شبکه بی سیم سنسور (WSN) موارد مصرف گسترده ای از قبیل مونیتورینگ و تعقیب گره های هدف در ارتباطات دارد. گره های سنسور برای ارتباط بین گره ها و دیگر شبکه ها، به واسطه های بدون سیم مجهز شده اند. شبکه های بی سیم از محدودیتهای بسیاری رنج می برند که باعث می شود امنیت به عنوان چالش اصلی این شبکه ها مطرح شود. گره سنسور در صورت استفاده در یک شبکه ارتباطی، در برابر حملات مختلف آسیب پذیر خواهد بود. ، این مقاله انواع مختلف حملات امنیتی پسیو و اکتیو در شبکه سنسورهای بیسیم را جهت طراحی اقدامات متقابل برای ایجاد ارتباطات ایمن بررسی خواهد نمود. این مقاله به محققین جهت تشخیص مخربترین حملات در ارتباطات و نیز مکانیسمهای دفاعی جهت مقابله با این حملات در WSN کمک خواهد نمود.

1- مقدمه

شبکه سنسورهای بی سیم شبکه های بزرگی از تجهیزات سایز کوچک، ارزان، خود پیکر بندی شده ، و توان مصرفی پایین هستند که به صورت پراکنده توزیع شده و از سنسورها برای جمع آوری و انتقال اطلاعات در کانالهای ارتباطی بی سیم استفاده می نمایند. گره های سنسور به نحوی طراحی شده اند که امکان کار با تعداد محدودی امکانات از قبیل کانالهای انرژی ، حافظه، محاسبات و انتقال را دارند. WSN ها دربرگیرنده گره های سنسوری مختلفی هستند که با یکدیگر در ارتباط بوده و به صورت پراکنده در داخل یک رخداد محیطی یا فیزیکی توزیع شده اند. گره های سنسوری کلاسیک دربرگیرنده چهار قسمت عمده هستند که شامل ماژول سنسور، پردازش و حافظه ، فرستنده گیرنده، و واحد تغذیه می باشند. گره سنسور در یک شبکه می تواند اطلاعات را جمع آوری و پردازش نموده و با سایر گره ها تعامل نماید.[1] 

7- نتیجه گیری

مقاله چالشهای امنیتی و محدودیتها شبکه های سنسور بی سیم و حملات متعددی امنیتی را در WSN بررسی می نماید. حملات اکتیو و پسیو آنالیز شده اند که به محققین دیدی در مورد حملات مختلف در WSN می دهد. همچنین استفاده کنندگان باید در مورد مشکلات حریم خصوصی و مجوزهای داده شده برای اطلاعات و نحوه اینکه چگونه از اطلاعات استفاده نامناسب می نمایند و به تحقیقات آینده مکانیسمها و اقدامات متقابل موثری را ارایه می دهند.

Abstract

Wireless sensor network has attracted significant attention in research and development due to its tremendous applications in medical, military and defence, medical, environmental, industrial, infrastructure protection, and commercial applications to enable to interact with each other controlled remotely. A Wireless Sensor Network (WSN) has wide applications such as environmental monitoring and tracking of the target nodes for communication. The sensor nodes are equipped with wireless interfaces used for communication between the nodes and another network. Wireless Sensor Network suffers from many constraints that make security a primary challenge. When the sensor node is deployed in a communication environment unattended, the nodes are vulnerable to various attacks. This paper deals with the different types of Active and Passive security attacks in Wireless Sensor Networks to design effective countermeasures for secured communication. This paper will help researchers identify the most vulnerable attacks in the communication and defensive mechanisms to encounter the attacks in WSN.

1. Introduction

Wireless Sensor Networks are large-scale networks made of Selfconfigured and spatially distributed, small size devices, low cost, low power using sensors to collect and transfer the data in the wireless communication channel. The sensor nodes are designed so that it is feasible to work with limited facilities like energy, memory, computation, and the transmission channel. The WSN consists of several sensing nodes that interact with each other, and they are distributed and in a spatial way on any physical/environmental phenomenon. The classic wireless sensor node consists of four main parts Sensor Module, a Processing & Memory Module, Transceiver Module, and a Power Unit. The sensor nodes in a network can process, gather information, and interact with other nodes [1]. The main goals of the WSN are privacy or confidentiality, integrity, authentication, and availability. WSNs utilize multiple services to share the frequency spectrum and use similar and different protocols [2]. WSNs are self-organizing, self-repairing, and operate a dynamic topology in the multi-hop environment, which faults tolerance and vulnerability to malicious attacks.

7. Conclusion

The paper summarized the security challenges and constraints of wireless sensor networks and various security attacks in the WSN. The active and passive attacks are analyzed, which gives the researchers an insight into various attacks in WSN. The users should also know about the privacy issues and permissions given for the data and how they misuse the information and propose future research exploring the effective security mechanisms and countermeasures.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شبکه سنسور بی سیم، حملات اکتیو و پسیو، آسیب پذیری و اقدامات متقابل

Wireless Sensor Networks: Active and Passive attacks – Vulnerabilities and Countermeasures

ارزیابی جنبه های امنیتی شبکه های حسگر بی سیم

Evaluation of Security Aspects of Wireless Sensor Networks

چکیده

1. مقدمه

2. کاربردهای WSNها

3. امنیت در شبکه های حسگر بی سیم

4. کارهای مرتبط

5. معیارهای پیشنهاد شده

6. نتیجه‌گیری

منابع

چکیده

شبکه های حسگر بی سیم به اجرای متعدد سیاست امنیت قوی نیاز دارند تا هر داده‌ای را که از آنجا انتقال می‌یابد یا توسط آن دریافت می‌شود، به طور موثری ایمن کند. این موضوع به نوبه خود مستلزم سیاست‌ها و روش‌های طراحی شده امنیتی موثر است، طوری که در مورد هر حمله، داده‌ همواره محافظت شود. هر سیاست واحد، در حالی که به خودی خود موثر می‌باشد، شبکه را به میزان لازم علیه همه انواع حملات ایمن نخواهد کرد. به منظور فراهم کردن ایمنی قوی، باید چند روش امنیتی به صورت لایه‌ای اجرا شود. در این مقاله، دسته‌بندی‌های گسترده از کاربردهای شبکه‌های حسگر بی‌سیم، و توصیف خلاصه از این کاربردها با تمرکز روی موارد استفاده حیاتی امنیتی مانند نظامی، مورد مطالعه قرار می‌گیرند. اهداف امنیتی و انواع حملات با اقدامات متقابل مربوطه مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. چند پیاده‌سازی موجود از پروتکل‌های امنیتی شبکه حسگر بی‌سیم بررسی می‌شوند، و معایب این روش‌ها مورد بحث قرار می‌گیرند. در بخش‌های انتهایی مقاله، پیشنهادهایی برای غلبه بر این معایب مطرح می‌شود.

کاربردهای WSNها
حوزه‌های ممکن زیادی برای کاربرد WSNها وجود دارد.
A. دسته‌بندی گسترده کاربردهای WSN
دسته‌بندی‌های اصلی کاربردهای WSN در شکل 3 نشان داده شده است.
در این زمینه‌های متنوع، WSNها اهداف گوناگونی دارند ]5[. برخی از آن‌ها عبارتند از:
1. صنعت مراقبت بهداشتی ]8[: ردیابی پارامترهای حیاتی و سایر پارامترها برای نظارت بر سلامت به منظور توانایی برای درمان‌های مراقبت از سلامت در خانه و پزشکی راه دور از طریق شبکه های بی سیم ناحیه بدن با حسگرهای پوشیدنی.
2. کشاورزی ]9[: ردیابی مقادیر فیزیکی مانند دما، شرایط خاک، رطوبت، و غیره برای اطمینان از شرایط بهینه محصول در کشاورزی دقیق مبتنی بر فناوری جهت به حداکثر رساندن تولید، در عین حال به حداقل رساندن تاثیر روی محیط.
3. ساختمان‌های هوشمند و خانه‌های هوشمند ]10[: ایجاد امنیت در خانه و سیستم‌های یکپارچه با سیستم‌های کنترل روشنایی، کنترل از راه دور دستگاه‌های متصل، مدیریت مصرف انرژی، سیستم‌های مراقبت پزشکی از راه دور و امنیت.
4. ردیابی هدف (]11[ و ]12[): تشخیص، ردیابی و نظارت هر هدفی ( وسیله نقلیه، حیوانات، و غیره)، که می‌تواند در کاربردهای متنوعی مانند نمونه‌برداری پوششی مناطق بزرگ و غیرقابل دسترس ( اقیانوس عمیق، و غیره)، نظارت بر سطح جاده ( برای تشخیص چاله)، ردیابی گونه‌های در معرض خطر، و غیره مورد استفاده قرار گیرد.
B. WSNها برای کاربردهای نظامی (]13[ و ]16[)
WSNها امنیت و نظارت را هم فراهم می‌کنند، و در زمینه نظامی، سه دسته اصلی از کاربردها عبارتند از ]13[:
1. کاربردهای نظارت بر میدان جنگ: این‌ها از نقاط معمولی کم‌هزینه (اصطلاح دیگری برای گره‌ها) برای حس کردن سیگنال‌های صوتی و مغناطیسی تولید شده توسط اهداف متحرک مختلف استفاده می‌کنند، که می‌تواند شناسایی و طبقه‌بندی اهداف ( وسایل نقلیه یا نیروها) را امکان‌پذیر کند.
2. نظارت رزمی: از آرایه‌های حسگر صوتی برای شناسایی سیگنال‌ها از وسایل نقلیه متحرک و تیراندازی در حال مکان‌یابی منبع استفاده می‌کند. آن‌ها همچنین سیستم شبکه‌های حسگر بدنی (BSNها) را برای سربازان مورد استفاده قرار می‌دهند تا نظارت بر سلامت به موقع انجام شود.
3. تشخیص مزاحم: این امر را می‌توان با کمک حسگرهای لرزه‌ای و حسگرهای صوتی مراقبت‌نشده انجام داد که صداها و لرزش‌های مزاحمان را تشخیص خواهد داد.
این کاربردها از انواع حسگرها ]6[ برای تشخیص نفوذ، مواد شیمیایی یا سایر مواد و فاصله از اشیاء مورد نظر و برای اهداف تصویربرداری استفاده می‌کنند. این‌ها شامل حسگرهایی مانند حسگرهای مادون قرمز، رادار، لیزری و صوتی، لرزشی، لیدار، و انواع حسگرهای شیمیایی هستند.

تحقیق در مورد مشکلات امنیت اطلاعات شبکه کامپیوتری و پیشگیری مبتنی بر شبکه حسگر بی سیم

Research on Computer Network Information Security Problems and Prevention Based on Wireless Sensor Network

چکیده
1 مقدمه
2. تجزیه و تحلیل امنیت شبکه کامپیوتر
A. تجزیه و تحلیل مشخصه های شبکه های حسگر
B. تهدیدهای ذاتی در شبکه های حسگر بی سیم
3اندازه های برخلافی مربوط به ممانعت امنیتی اطلاعاتی در شبکه های حسگر بی سیم
A فناوری کنترل دسترسی شبکه ای
B. فناوری ممانعت ویروس شبکه
۴ نتیجه گیری
منابع

چکیده

با پیشرفت های مستمر سطح تکنولوژی و اختصاصی چین شبکه کامپیوتری به یک جزء جدایی ناپذیر از زندگی روزانه مردم تبدیل شده است. این موضوع نمی‌تواند به تنهایی باعث افزایش و بهبود بازده تولید و زندگی شود اما می تواند سرعت پیشرفت اقتصادی و اجتماعی چین را ترویج دهد که یک تاثیر مثبت بر تشخیص مدرنیزه شدن چین می‌باشد. تحت محیط مورد نیاز امنیت اطلاعات جدید در زمان حال، ما باید توجه خود را به سمت کار های امنیتی اطلاعاتی مربوطه وقف کنیم و اندازه های امنیتی موثر و استراتژی ها را فرمول بندی کنیم. به منظور این که بتوانیم از مشکلات امنیتی اطلاعاتی به صورت موثری جلوگیری کنیم، مردم باید به ‌صورت فعالی خود را با تکنولوژی فایروال، تکنولوژی رمزیابی، تکنولوژی کنترل دسترسی به شبکه و تکنولوژی ممانعت ویروسی شبکه‌ای برای محافظت کارآمد انطباق یابند. این مقاله مشکلات امنیتی در کاربرد شبکه های حسگر بی سیم را تجزیه و تحلیل می‌کند و ساز و کار دفاع امنیت اطلاعاتی را کشف می‌کند، با این امید که بتواند امنیت و پایداری شبکه های حسگر بی سیم را از طریق اندازه های موثر قوی نماید تا مردم بتوانند از راحتی و آسایشی که توسط عصر شبکه به وجود آمده است، لذت ببرند.

1 مقدمه

همزمان با پیشرفت سریع و بلوغ تکنولوژی میکرو الکترونیک، تکنولوژی کامپیوتر و تکنولوژی ارتباطات بی سیم شبکه حسگر بی سیم به تدریج برای موارد نظامی، مشاهده و نظارت محیطی و زمینه های دیگر استفاده شده است و به تدریج وارد حوزه عملی شده است[1]. این نوع از شبکه میکرو حسگر با قابلیت های ارتباطاتی و حسابرسی یک شبکه خود سازماندهی شده چند هاپه می‌باشد که توسط تعداد زیادی از نود های حسگر میکرو از طریق ارتباطات بی‌سیم شکل دهی شده است که می تواند فرآیند جمع آوری اطلاعات، انتقال و سرهم کردن اشیا نظارتی مختلف را در حوزه کاربردی از طریق یک روش متقابل یا بر پایه همکاری کامل کند[2]. شبکه حسگر بی سیم یک تکنولوژی جدید همراه با پیشرفت تکنولوژی حسگر، تکنولوژی کامپیوتر، تکنولوژی ارتباطات بی سیم و تکنولوژی پردازش اطلاعات توزیع شده در سال های اخیر می باشد[3]. محیط کاربردی شبکه حسگر بی سیم معمولاً پیچیده است به ویژه در حوزه های نظامی. چگونگی اطمینان بخشیدن به امنیت شبکه ی سنسوری بی سیم، پایه کاربرد آن است[4]. شبکه حسگر بی سیم یک شبکه خود سازماندهی شده دارای مقیاس بزرگ در خلال یک تعداد عظیمی از نود های حسگر مقید شده منبعی کم هزینه برای کار کردن بهتر برای انجام دادن یک وظیفه ویژه می باشد[5]. در عصر اطلاعات این موضوع خیلی مهم و بحرانی می باشد که از امنیت اطلاعاتی به‌صورت کارآمدی جلوگیری کنیم و به یک عنوان تحقیقاتی مهم در پیشرفت فناوری شبکه های کامپیوتر تبدیل شده است[6]. شبکه حسگر بی سیم با یک فناوری پردازش و اکتساب اطلاعاتی جدید می باشد. به این دلیل که آن همواره بر روی خودش عملیات انجام می دهد و به پرسنل یا خدمه ویژه ‌ای برای انجام وظایفش احتیاج ندارد و همچنین امنیت شبکه حسگر بی سیم دارای یک تهدید بزرگ می باشد[7].

Abstract

With the continuous improvement of China’s scientific and technological level, computer network has become an indispensable part of people’s daily life. It can not only effectively improve the efficiency of production and life, and shorten the distance between people, but also further promote the speed of China’s social and economic development, which has a positive impact on the realization of China’s modernization. Under the new information security demand environment at present, we should pay attention to the related information security work and formulate effective security measures and strategies. In order to effectively prevent these information security problems, people should actively adopt firewall technology, encryption technology, network access control technology and network virus prevention technology for effective protection. This paper analyzes the security problems in the application of wireless sensor networks and explores the mechanism of defending information security, hoping to strengthen the security and stability of wireless sensor networks through effective measures, so that people can better enjoy the convenience brought by the network age.

1. INTRODUCTION

With the rapid development and maturity of microelectronic technology, computer technology and wireless communication technology, wireless sensor network has been gradually applied to military, environmental monitoring and other fields, and has gradually entered the practical stage [1]. This kind of micro sensor network with computing and communication capabilities is a multi hop self-organizing network formed by a large number of cheap micro sensor nodes through wireless communication, which can complete the data collection, transmission and fusion of various monitoring objects in the deployment area in a cooperative way [2]. Wireless sensor network is a new technology with the development of sensor technology, computer technology, wireless communication technology and distributed information processing technology in recent years [3]. The application environment of wireless sensor network is usually complex, especially in the military field. How to ensure the security of wireless sensor network is the basis of its application [4]. Wireless sensor network is a large-scale self-organizing network, through a large number of low-cost, resource constrained sensor nodes to work together to achieve a specific task [5]. In the information age, it is very important and critical to effectively prevent information security, and it has also become an important research topic in the development of computer network technology [6]. Wireless sensor network (WSN) is a new information acquisition and processing technology. Since it usually operates on its own and does not require personnel to perform duties, the security of wireless sensor network has a great threat [7].

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تحقیق در مورد مشکلات امنیت اطلاعات شبکه کامپیوتری و پیشگیری مبتنی بر شبکه حسگر بی سیم

Research on Computer Network Information Security Problems and Prevention Based on Wireless Sensor Network

بهبود حمله سرویس در شبکه حسگر بی سیم بر اساس یادگیری ماشین

Service Attack Improvement in Wireless Sensor Network Based on Machine Learning

چکیده
1- مقدمه
2. مطالعات مرتبط
3- روش پیشنهادی
3-1- حمله برخورد
3-2- حمله ناعادلانه
3-3- حمله خسته کننده
3-4- رویکرد مبتنی بر NN
4- نتیجه و بحث
4-1- امنیت در برابر حمله DoS با استفاده از SVM
4-2- تحلیل عملکرد
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده

تعدد سنسورها در یک شبکه حسگر بی سیم (W.S.N.) یک گره شاخص فیزیکی است که امکان تعامل گره های حسگر تشخیصی را فراهم می کند. امنیت شبکه های حسگر بی سیم در بسیاری از کاربردهای عملی، یک مسئله اساسی است. هدف ما راه‌اندازی عدم پذیرش حملات سرویس و پاسخگویی به شبکه های حسگر بی سیم برای افزایش امنیت با شناسایی دشمن است. انواع متفاوت لایه های مختلف در وقوع WSN. این دو نوع تکنیک یادگیری ماشین ، شبکه عصبی (NN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM)، حملات لایه کنترل دسترسی به رسانه (MAC) را تشخیص می دهند. باید این دو روش را مقایسه کنم. این شبکه یک گره حسگر بی سیم کانال دسترسی، MAC دارد. لایه محافظ ضروری است. از احتمال سناریو WSN، شبیه ساز شبکه بی سیم ، شبیه‌سازی خطای شخم Vanderbilt، استفاده کنید.

1- مقدمه

سنسور یک وسیله فیزیکی یا مجموعه ای از داده ها در مورد عملکردی است که اتفاق افتاده است و بیشتر سنسورها را برای جمع آوری اطلاعات از راه دور به یک ایستگاه آماده اعزام می کتند. وقتی این حسگرها به وفور برای مشاهده آب و هوای فیزیکی ساخته شده باشند ، ساختار W.S.N را تشکیل می دهند. شبکه های حسگر از راه دور در مورد مجموعه گسترده ای از مسائل امنیتی صحبت می کنند که باید مورد استفاده قرار گیرند. باید یکی از مشکلات را در نظر بگیریم. به عنوان مثال ، انرژی مهم‌ترین مسئله مربوط به W.S.N است. سنسور هاب‌های W.S.N توسط باتری یا نیروی خورشیدی کار می‌کنند. این سنسورها در تجهیزات ذخیره اطلاعات، نیروی پردازش و شرایط سرعت انتقال مکاتبات محدود شده اند.

5- نتیجه گیری

از هر دو روش یادگیری ماشین شبکه عصبی و SVM برای شناسایی حملات DoS استفاده می شود. این موارد تنها مثال هایی بدون برنامه ریزی مجدد هستند.آنها مبتنی بر یادگیری نظارت شده هستند. استفاده از این روش های، گره های بد می تواند طول عمر شبکه را برای صرفه جویی در نیرو طولانی کند. NN یک سیستم موازی توزیع شده است، یک برنامه خطی که می تواند این مشکل را حل کند حل نمی شود. روش آموزش SVM مبتنی بر هسته برای پیدا کردن حداقل جهانی به کار می رود. یک تحلیل اجرا بین این 2 تکنیک را می توان یافت، حملات SVM DoS را می توان با دقت 97% جستجو کرد، در حالی که N.N در صورتی که SVM دقیق تر از NN باشد ممکن است به 91% برسد. آن بیش از N.N زمان می برد، روش مبتنی بر SVM بیشتر شبیه N.N است تا جستجوی حملات DoS.

Abstract

A plurality of sensors in a wireless sensor network (W.S.N.) is a physical parameter node that allows detection sensor nodes to interact. Security is an essential issue in wireless sensor networks of many practical applications. Our goal is to launch denial of service attacks and respond to wireless sensor networks to enhance security by detecting the enemy. Different kinds of different layers in the occurrence WSN. These two types of machine learning techniques, neural network (NN), detect a Support Vector Machine (SVM), a media access control (MAC.) layer attacks. I have to compare the two methods. It has an access channel wireless sensor node, MAC. Protective layer is essential. Use scenario probability WSN. Wireless network simulator, Vanderbilt plow error simulation.

1. Introduction

A sensor is a physical article or an assortment of data about a function that happened, sending most sensors for gathering the information remotely to a preparing station. When these sensors are hugely composed of observing the physical climate, they structure a W.S.N. Remote sensor networks speak to a wide assortment of security issues that must be tended. We should consider one of a kind of difficulties. For instance, energy is the primary consideration related to W.S.N. W.S.N. Hubs sensor by a battery or sun oriented force. These are restricted in the information stockpiling asset, processing force and correspondence transfer speed terms.

5. Conclusion

Both SVM and neural network machine learning techniques are used to detect DoS attacks. These are just examples, without re-programming. They are based on supervised learning. Using these methods, malicious nodes can prolong the life of the network to save power. NN. is a distributed parallel systems; a linear program can solve the problem can not be solved. SVM training method using kernel-based to find the global minimum. An analysis of the performance between the two techniques can be found SVM DoS attacks can be detected, accuracy 97%, while the N.N. may reach 91% if SVM is more accurate than NN. It will take a longer time than N.N.; the SVM-based method is more like N.N. Rather than detecting DoS attacks.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بهبود حمله سرویس در شبکه حسگر بی سیم بر اساس یادگیری ماشین

Service Attack Improvement in Wireless Sensor Network Based on Machine Learning

حداکثر بازده در شرایط کنترل پذیرش با طول صف نامشخص در شبکه های حسگر بی سیم

Maximum Throughput under Admission Control with Unknown Queue-length in Wireless Sensor Networks

چکیده

I. مقدمه

II. تحقیقات مرتبط

III. مدل پایه حداکثر بازده

A. فرضیه ها

B. مسئله حداکثر بازده تحت کنترل پذیرش داده

IV. مدل مطرح شده برای حداکثر بازده

A. بازده در طول فرآیند پذیرش داده

B. چارچوب روش زمان پیوسته فرآیند تصمیم گیری مارکوف CTMDP)) برای رفتار گره های حسگر

C. سیاست کنترل بهینه

D. سیاست بهینه (p;q)

V. تحلیل مصرف انرژی

VI. نتایج شبیه سازی و تحلیل

A. عملکرد پاداش های ثابت

B. عملکرد مصرف انرژی

VII. نتیجه گیری

چکیده

در یک گره شبکه حسگر بی سیم (WSN)، با افزایش ترافیک ورودی، بازده می تواند ابتدا افزایش داشته باشد و سپس کاهش پیدا کند و این مطلب دلالت بر تراکم در حائل دارد. این عامل بیانگر نیاز به مکانیزم کنترل پذیرش برای حفظ بازده بالا با افزایش ترافیک ورودی می باشد.  با در نظر گرفتن ماهیت تصادفی شبکه حسگر بی سیم) (WSN، اطلاعات طول صف بسته های داده های ورودی جدید می تواند در یک گره نا مشخص باشد. این مقاله یک مدل کنترل پذیرش احتمالی با حداکثر بازده برای گره معرفی کرده است. در مدل معرفی شده، پاداش وقتی که بسته داده به حسگر می رسد پذیرفته می شود (رد نمی شود) و در نظر گرفته می شود، اما حفظ هزینه در هر واحد زمان برای تاخیر در بسته های پذیرفته شده در حسگر نیز تحمیل می شود. در گره حسگر، با ساخت یک فرآیند تصمیم گیری مناسب مارکوف (MDP)، یک الگوریتم احتمالی کنترل پذیرش در مورد چگونگی پذیرش بسته های داده ها در فازهای خواب و فعال برای رسیدن به حداکثر بازده معرفی شده است. به علاوه، برای مدل شناسایی شده(p;q)، مصرف انرژی در گره در فازهای خواب و فعال و همچنین تغییر مصرف انرژی از حالت فعال به خواب در هر واحد زمان و برعکس بررسی شده است. یک شبیه سازی گسترده استفاده شده است. نتایج عددی نشان می دهد که این مسئله از طریق یک طرح بهینه با کارایی بالای انرژی حل می شود. نتایج این مقاله می توانند در طراحی گره های حسگر بهینه در شبکه حسگر بی سیم) WSN (استفاده شوند.

1. مقدمه

شبکه های حسگر بی سیم به صورت گسترده در حوزه های متعددی چون کنترل محیط، هشدار بلایای طبیعی و هوش صنعتی استفاده می شوند که دلیل آن گسترش ساده و هزینه پایین است. در شبکه های حسگر بی سیم

(WSN)، گره ها متغیرها را از محیط دریافت می کنند و داده های گردآوری شده را از طریق بسته های داده ها با سایر گره ها تبادل می کنند. بازده یکی از شاخص های شبکه حسگر بی سیم) WSN  (است. با افزایش بازده، بار گره نیز افزایش می یابد. سیاست های کنترل پذیرش برای حفظ بازده بالا برای یک شبکه یکی از موضوعات تحقیقاتی در دوره زمانی بلند مدت بوده است (1). در مدلهای کنترل پذیرش، هزینه نگه داری برای تاخیر در بسته های داده ها در یک حسگر وجود دارد. هزینه نگه داری با افزایش بسته های داده ها در بافر حسگر افزایش می یابد (2),(3),(4). توسعه یک سیاست کنترل پذیرش بهینه در فرآیند گردآوری داده در شبکه حسگر بی سیم (WSN) معنا دار است.

VII. نتیجه گیری

در این مقاله، ما سیاست (p;q) را برای مسئله حداکثر بازده در فرآیند پذیرش داده در گره های حسگر مطرح کردیم. فرآیند فعال در گره حسگر می تواند به صورت یک سیستم صف چند فازی مدلسازی شود که در آن مرحله اول برای مدیریت پذیرش داده های ورودی استفاده می شود و مرحله دوم برای برای مدیریت داده ها مورد استفاده قرار می گیرد. در مرحله اول، گره اطلاعات مربوط به طول صف ورودی یا بسته های اطلاعاتی تازه ارسال شده جدید را نمی داند. بنابراین، یک مدل (p;q) معرفی شده است که در آن یک حسگر، بسته های اطلاعاتی با احتمال p را در حالت خواب و احتمال q در حالت فعال تولید می کند. در این مدل، در طول فرآیند پذیرش داده، پاداش برای پذیرش بسته های داده و هزینه نگه داری در هر واحد زمانی برای تاخیر بسته های داده ها در حسگر در نظر گرفته شده است. ما مشاهده کردیم که، با توجه به فرضیه خاص، یک سیاست بهینه (p;q) برای رسیدن به حداکثر بازده در طول فرآیند پذیرش داده وجود دارد. مقدار بهینه p وq برای سیاست (p;q) مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد مصرف انرژی در مدل معرفی شده مطالعه شده است. به علاوه، بازده، میزان پاداش ثابت و عملکرد انرژی مدل از طریق تحلیل عددی انجام شده است. نتایج این مقاله می توانند در طراحی گره های حسگر بهینه در شبکه های حسگر بی سیم(WSN) مورد استفاده قرار بگیرند.

Abstract

In a Wireless Sensor Network (WSN) node, as the input traffic increases, the throughput can be assumed to first increase and then start to decrease, indicating congestion in the buffer. This suggests the need for an admission control mechanism to maintain high throughput as the arrival traffic increases. Considering the stochastic nature of WSNs, the information of the queue-length of arrival or newly sensed data packets can be unknown to a sensor node. This paper proposes a probabilistic admission control model with the maximum throughput for the node. In the proposed model, a reward when a data packet arriving to a sensor is accepted (not rejected) for transmission is considered, but a holding cost per unit time for the delay of accepted data packets in the sensor is also incurred. For the sensor node, by constructing a suitable Markov decision process (MDP), a probabilistic admission control algorithm on how to accept data packets on sleep and active phases to achieve a maximum throughput is proposed. Furthermore, for the identified (p;q) model, the energy consumption of the node in active and sleep phases, as well as the energy consumption switching from active to sleep per unit time and vice versa is investigated. An extensive simulation is implemented. The numerical results show that the problem is effectively solved by an optimal scheme with high energy efficiency. The results of this paper can be applied in designing optimal sensor nodes in WSNs.

I. INTRODUCTION

WIRELESS Sensor Networks are widely used in many areas, such as environmental monitoring, disaster warning and industrial intelligence, due to the simple deployment and low cost. In WSNs, nodes sense variables from the environment and exchange collected data with other nodes through data packets. Throughput is a metric in WSNs. As the throughput increases, the load of the node increases.

Admission control policies for maintaining high throughput for a network have been an ongoing research topic for a long period of time [1]. In admission control models, there exists a holding cost for the delay of data packets in a sensor. The holding cost increases as the increase of data packets in the sensor’s buffer [2], [3], [4]. Developing an optimal admission control policy in data gathering process is meaningful in WSNs.

VII. CONCLUSION

In this article, we have proposed a (p; q) policy for the problem of the maximum throughput under data admission process in sensor nodes. A sensor node’s working process can be modeled as a multi-phase queuing system in which the fist stage is used to manage the admission of arrivals and the second stage is used to manage the service. In the fist stage, the node can not know the information of the queue-length of arrival or newly sensed data packets. Thus, a (p; q) model has been proposed in which a sensor generates data packets with probability p on sleep status and with probability q on active status. In the model, during data admission process, some reward for accepting data packets and a holding cost per unit time for data packets’ delay in the sensor have been considered. We have observed that, under certain assumptions, there exists an optimal (p; q) policy to obtain the maximum throughput during data admission process. The optimal value of p and q for the (p; q) policy has been investigated. The performance on energy consumption of the proposed model has been studied. In addition, the throughput, expected discounted reward and energy performance of the model through numerical analysis have been performed. The results of this paper can be applied in designing optimal sensor nodes in wireless sensor networks.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

حداکثر بازده در شرایط کنترل پذیرش با طول صف نامشخص در شبکه های حسگر بی سیم

Maximum Throughput under Admission Control with Unknown Queue-length in Wireless Sensor Networks

ارزیابی تجربی تاثیر طول بسته در شبکه های حسگر بی سیم در معرض تداخل

Experimental evaluation of the impact of packet length on wireless sensor networks subject to interference

چکیده
1- مقدمه
2- کار مرتبط
3- اطلاعات پیشینه
1-3 استاندارد IEEE 802-15-4
2-3 رابط بی سیم
4- پروتکل های چرخش وظیفه برای شبکه های حسگر بی سیم
1-4 پروتکل ContikiMAC
2-4 پروتکل X-MAC
3-4 پروتکل LPP
5- راه اندازی تجربی
1-5 نود حسگر بی سیم
2-5 منبع تداخل
3-5 اندازه گیری توان
6- نتایج و بحث
1-6 ارتباطات همه پخشی
2-6 تک پخشی
3-6 حساسیت به تداخل
7- نتیجه گیری

چکیده

امروزه شبکه های حسگر بی سیم (WSN) به عنوان یک فناوری توانمند کننده برای طیف وسیعی از سیستم های سایبری- فیزیکی شناخته می شوند. با این حال، به منظور مقابله با قابلیت اطمینان و الزامات بهره وری انرژی، چالش های تحقیقاتی متعددی می بایست رفع گردد. به عنوان مثال، تداخل الکترومغناطیسی تاثیر منفی بر ارتباطات بی سیم دارد و منجر به افزایش برخورد بسته، ازدحام شبکه و افزایش مصرف انرژی توسط دستگاه ها می شود. بنابراین نمایان کردن نقش پیچیده میان ارتباطات تحت تداخل و پارامترهای شبکه های حسگر برای دستیابی به طرح های منتخب و بهبود عملکرد سیستم الزامی است. ما در این کار مطالعه تجربی از قابلیت اطمینان و بهره وری انرژی شبکه های حسگر سازگار با استاندارد IEEE 802.15.4 تحت تداخل کنترل شده را به عنوان تابعی از طول بسته ها پیشنهاد می دهیم. نتایج حاصل از آزمایش های گسترده بر روی طیف وسیعی از پروتکل های دسترسی ناهمگام و توان پایین به رسانه، به مصالحه بین مصرف انرژی و مقاومت در برابر تداخل اشاره دارد و دیدگاه مقایسه ای از این پروتکل ها فراهم می آورد؛ بنابراین راهکارهای سودمند در انتخاب و طراحی عناصر مختلف حیاتی را نشان می دهد.

1- مقدمه

نفوذ وسیع شبکه های حسگر بی سیم به عنوان یک فناوری توانمند کننده برای طراحی و برنامه ریزی سیستم های پیچیده و فراگیر سایبری- فیزیکی سبب ایجاد انگیزه در فعالیت های تحقیقاتی در راستای طراحی راهکارهای مطمئن و کارآمد از نظر انرژی شده است [1].
با این حال، این تلاش ها توسط عوامل متعددی همانند عملکرد در محیط های در معرض تداخل با مشکلاتی مواجه شده است. در واقع ارسال بر بستر یک واسط بی سیم می تواند با ارسال های همزمان از نودهای دیگر شبکه یا با دستگاه های فرکانس رادیویی دیگر که در همان محدود فرکانسی کار می کنند تداخل ایجاد کند که اغلب منجر به عدم کدگشایی صحیح در گیرنده می شود. نوع قبلی تداخل به عنوان تداخل داخلی دسته بندی می شود در حالی که نوع دوم به طور معمول به عنوان تداخل خارجی شناخته می شود. به ویژه، پیاده سازی شبکه های WSN متراکم مستعد تداخل داخلی هستند، در حالی که تداخل خارجی اساساً به دلیل هم پوشانی جزئی یا کامل ارتباطات رادیویی با دستگاه های دیگری است که در باند فرکانسی 2.4 GHz ISM کار می کنند (مانند فرستنده-گیرنده های وای فای 802.11b/g/n یا بلوتوث) دستگاه های الکترونیکی مشتریان مانند اجاق های مایکروویو به دلیل مسائل سازگاری الکترومغناطیسی می توانند تداخل در باند 2.4 GHz ISM ایجاد کنند [2].

7- نتیجه گیری

تداخل الکترومغناطیسی ارتباطات را مختل و طول عمر شبکه حسگر بی سیم را محدود می کند. در واقع برای طراحی یک سیستم منعطف و قابل اطمینان شبکه ای، درک کامل نقش پارامترهای فضای طراحی بر روی عملکرد، در محیط های در معرض تداخل، قطعی است. ما در این کار یک ارزیابی تجربی را ارائه کرده ایم که هدف آن ارزیابی تاثیر اندازه محموله و قابلیت اطمینان ارتباط و هزینه انرژی لینک پیشنهادی شامل یک زوج نود حسگر متاثر از سطوح تداخل کنترل شده است. ما آزمایش هایی را برای بررسی سناریوهای مختلف (با پروتکل های مختلف کم توان MAC و مطابق با الگوهای ارتباطی متفاوت) با اندازه گیری نرخ دریافت بسته و مصرف انرژی سیستم تحت مطالعه است.

Abstract

Wireless sensor networks are nowadays considered an enabling technology for a wide spectrum of cyber-physical systems applications. However, in order to cope with stringent dependability and energy efficiency requirements, several research challenges have to be solved. Electromagnetic interference, for instance, adversely affects wireless communication, resulting into increased packet collisions and network congestion, and also increasing the energy consumption of devices. Highlighting the complex interplay between communication under interference and parameters of sensor networks is therefore mandatory for driving design choices and improving system performance. In this work we propose an experimental study of the reliability and energy efficiency of IEEE 802.15.4 compliant sensor networks under controlled interference, as a function of the packets length. The results of an extensive set of experiments on an ample range of low-power asynchronous, medium access protocols point out the trade-off between energy consumption and robustness to interference and also provide a comparative view of the protocols, thus indicating useful guidelines in the choice and in the design of several critical components.

1- Introduction

The widespread diffusion of wireless sensor networks (WSN) as enabling technology for planning sophisticated, ubiquitous cyberphysical systems motivates research efforts towards the design of reliable and energy efficient solutions [1]. However this endeavor is hampered by several factors, such for instance operativeness in environments subject to interference. Indeed, transmissions over a wireless medium could interfere with simultaneous transmissions from other nodes of the network or with other radio frequency devices operating within the same frequency range, often resulting in the impossibility of correct decoding at the receiver. The former type of interference is classified as internal while the latter is usually referred to as external. Specifically, dense WSN deployments are particularly prone to internal interference, while external interference is basically due to partial or complete overlapping of radio communication with that of other devices operating within the 2.4 GHz ISM band (e.g. WiFi 802.11b/g/n or Bluetooth transceivers). Consumer electronics appliances (e.g. microwave ovens) could also generate interference within the 2.4 GHz ISM band because of electromagnetic compatibility issues [2].

7- Conclusions

Electromagnetic interference impairs communication and limits the lifetime of WSN. Indeed, to design reliable and flexible networked embedded system, detailed understanding of the role of parameters of the design space on performance, in environments subject to interference, is decisive. In this work we presented an experimental assessment aimed at evaluating the impact of payload size on the reliability of the communication and on the energy expenditure of a link composed by a pair of sensor nodes affected by controlled interference levels. We have conducted experiments to explore different scenarios (e.g. with various low-power MAC protocols and according to different communication patterns) by measuring the packet reception rate and the energy consumption of the system under study

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ارزیابی تجربی تاثیر طول بسته در شبکه های حسگر بی سیم در معرض تداخل

Experimental evaluation of the impact of packet length on wireless sensor networks subject to interference