دانلود رایگان ترجمه مقاله کشف سیاه چاله مبتنی بر اعتماد سلسله مرتبه ای (نشریه IEEE 2017) (ترجمه ارزان – نقره ای ⭐️⭐️)

کشف سیاه چاله مبتنی بر اعتماد سلسله مرتبه ای در پایش شبکه هوشمند مبتنی بر شبکه های حسگر بیسیم

Hierarchical trust-based black-hole detection in WSN-based smart grid monitoring

چکیده
۱- مقدمه
۲- آثار مرتبط
۳- کشف سیاه چاله مبتنی بر اعتماد سلسله مراتبی
الف- انتخاب خوشه اصلی
ب- تجمیع داده
ث- ارزیابی اعتماد سلسله مراتبی
۴- ارزیابی عملکرد
الف- آستانه ۵۰%-
ب- آستانه ۴۰%
ث- آستانه ۳۰%
۵- نتیجه گیری

چکیده
شبکه های حسگر بیسیم (WSNs) به طور وسیعی برای پایش شرایط محیطی مختلف پذیرفته شده اند. از آنجاییکه شبکه برق به عنوان یک زیرساخت بحرانی تلقی میشود و شبکه هوشمند به عنوان یک تکنولوژی قابل دوام برای معرفی قابلیت اعتماد بیشتر، بازدهی، کنترل پذیری و امنیت برای شبکه برق متداول پدید آمده است، WSNs به صورت ابزارهای بالقوه برای پایش شبکه هوشمند تصور شده اند. انگیزه ی پشت پایش شبکه هوشمند، بهبود آمادگی و برجهندگی فوری آن میباشد. با وجود اثربخشی WSNs در پایش زیرساختهای بحرانی، آنها هم چنین آسیب پذیری های امنیتی مختلف را به ماهیت آزاد و پیوندهای بیسیم غیر قابل اعتماد خود مطرح می نمایند. در این مقاله، ما بر حمله ی سیاه چاله ای (B-H) تاکید داریم. برای از عهده بر آمدن این کار، یک مدل پایش WSN مبتنی بر اعتماد سلسله مراتبی را برای تجهیزات شبکه هوشمند به منظور کشف حملات B-H پیشنهاد میدهیم. گره های بد اندیش، از طریق امتحان کردن رابطه ی جایگزینی بین نسبتهای بسته ی رها شده و اعتماد برای هر سرشاخه (CH) کشف شده اند.آستانه های مختلف را برای نسبت رها شده ی بسته ها (PDR) به منظور محک زدن رفتار شبکه با آنها، انتخاب میکنیم. چهار آستانه ی مختلف را (۲۰%، ۳۰%، ۴۰% و ۵۰%) را ایجاد مینماییم. آستانه ی ۵۰% برای رسیدن به پایداری سیستم در دوره های اولیه با کمترین تعداد عملیاتهای خوشه بندی مجدد، نشان داده شده است.
۱- مقدمه
شبکه های حسگر بیسیم (WSNs) به عنوان یک کاندید قوی برای تامین نیازهای مهم ارتباطی شبکه هوشمند، بویژه WSNs خود نمایشگرانه و قابلیت پیکر سازی از انواع مختلف حسگرها استفاده میکنند، یعنی حسگرهای گرمایی، بصری، راداری، مادون قرمز و مغناطیسی که به افزایش توانایی پایش انواع شرایط کمک میکند همانند رطوبت، فشار، دما و میزان نویز [۱] [۲].
شبکه هوشمند، استفاده ی بهتر منابع انرژی مختلف را در سیستم تولید میسر میسازد، همانند انرژی باد و انرژی خورشیدی [۳]. هم چنین به ذخیره ی انرژی، افزایش قابلیت اعتماد شبکه، افزایش بازده فرایند و کاهش هزینه ها، کمک میکند. بازده و قابلیت اطمینان این تکنولوژی، عوامل مهمی کسب شده از طریق انجام تجمیع و ارسال داده ی ایمن و قابل اطمینان هستند. نسبت حملات سایبری مختلف، آسیب پذیر هستند زیرا به فناوری های اطلاعاتی متکی میباشند.لذا، هر گونه تداخلی با واحد کنترل، سبب پیامدهای برگشت ناپذیر یا به طور موضعی یا در سطح ملی خواهند شد. به علاوه، خطوط ارتباطات، نسبت به حملات پارازیتی آسیب پذیر هستند که میتواند ارتباطات را متوقف ساخته و نقش حیاتی در دستکاری سیگنالهای ارسال شده بین مشتریان و پیوندهای توزیع ایفا نماید. اخیرا، WSNs در گریدهای هوشمند بکار رفته است که به خاطر ویژگی های هزینه ی پایین، منعطف بودن، گسترش خود و گسترش سریع و تحمل خطا میباشد [۵،۴،۶].
۵- نتیجه گیری
همراه نمودن استفاده ی حسگرهای دارای شبکه های شبکه هوشمند، با وجود مزایای کسب بازده نوید بخش و هزینه های پایین، چالشهای جدیدی را عنوان میکند. یکی از مهم ترین مسائل، بررسی مسائل امنیتی و به حداقل رساندن آسیب پذیری های امنیت سایبر-فیزیکی است. در این مقاله، ما یک سیستم کشف سیاه چاله ها (B-H) را ارائه کرده ایم. طبق مدل کشف B-H ارائه شده، زمانیکه خوشه ی اصلی های B-H (CHs) کشف میشوند، راه کارهای انتخاب مجدد CH برای کسب یک محیط بدون B-H مورد هدف قرار میگیرند که به ارسال اطلاعات منتقل شده به طور ایمن و با حداقل خطر اتلاف اطلاعات کمک میکند. به این منظور، یک روش ارزیابی امتیاز اعتماد سلسله مراتبی را پذیرفته ایم که برای CHها بر مبنای یک شاخص B-H اصلی اجرا میشود، بویژه نسبت سقوط بسته (PDR) در CH. اثر آستانه های مختلف (۵۰%، ۴۰%، ۳۰% و ۲۰%) را برای محک زدن رفتار مدل، بررسی کرده ایم. یک آستانه ی PR پنجاه درصد برای رسیدن به پایداری سیستم در دوره های اولیه با حداقل تعداد عملیات خوشه بندی مجدد، نشان داده شده است. به عنوان یکی از عوامل عملکرد اصلی در شبکه های حسگر بیسیم، پایداری شبکه است، هدف ما حداقل تعداد وقفه ها در خوشه هاست. نتایج شبیه سازی ما نشان داده اند کاهش نسبت آستانه، تعداد عملیات خوشه بندی مجدد را افزایش میدهد در حالیکه در برخی موارد کل CHها میتوانند به صورت گره های B-H قلمداد شوند (در مورد ۲۰%). گرچه تعداد تلاشهای خوشه بندی مجدد، به لحاظ شهودی یک پدیده ی مورد انتظار از طریق درک مستقیم است، لازم به ذکر است در حالیکه تعداد تلاشهای خوشه بندی مجدد کاهش می یابد، هم چنین یک محیط پایش بدون B-H را تضمین میکنیم.
علاوه بر مساله ی کشف B-H، در حال حاضر روی کشف بیشتر و کاهش کلیه حملات ممکن کار میکنیم که ممکن است با حوزه های شبکه ی شبکه هوشمند مبتنی بر WSN تداخل داشته باشد. به علاوه، ما در حال حاضر یک سیستم کشف دخول را برای کشف متجاوزین داخلی و خارجی اجرا میکنیم.

Abstract

Wireless Sensor Networks (WSNs) have been widely adopted to monitor various ambient conditions including critical infrastructures. Since power grid is considered as a critical infrastructure, and the smart grid has appeared as a viable technology to introduce more reliability, efficiency, controllability, and safety to the traditional power grid, WSNs have been envisioned as potential tools to monitor the smart grid. The motivation behind smart grid monitoring is to improve its emergency preparedness and resilience. Despite their effectiveness in monitoring critical infrastructures, WSNs also introduce various security vulnerabilities due to their open nature and unreliable wireless links. In this paper, we focus on the, Black-Hole (B-H) attack. To cope with this, we propose a hierarchical trust-based WSN monitoring model for the smart grid equipment in order to detect the B-H attacks. Malicious nodes have been detected by testing the trade-off between trust and dropped packet ratios for each Cluster Head (CH). We select different thresholds for the Packets Dropped Ratio (PDR) in order to test the network behaviour with them. We set four different thresholds (20%, 30%, 40%, and 50%). Threshold of 50% has been shown to reach the system stability in early periods with the least number of re-clustering operations.

کشف سیاه چاله مبتنی بر اعتماد سلسله مرتبه ای در پایش شبکه هوشمند مبتنی بر شبکه های حسگر بیسیم

Hierarchical trust-based black-hole detection in WSN-based smart grid monitoring