چکیده

تحمل پذیری خطا در شبکه های حسگر بی سیم به دلیل چالشهای فنی و مفهومی منحصربفرد از اهمیت ویژه ای برخوردار است.در این مقاله با توجه به محدودیت ها و شرایط عملیاتی ویژه ی شبکه های حسگر، روشی را برای بهبود تحمل پذیری خطا مانند تشخیص خطا در این نوع شبکه ها مورد بررسی قرار می دهیم.روش پیشنهادی به صورت روشی جدید قابلیت تشخیص خطا در شبکه های حسگر را بهبود می بخشد.در این روش با استفاده از گره های ذخیره شده در ساختاری خوشه ای تحمل پذیری خطا مانند تشخیص صحیح خطا و ترمیم آن را افزایش داده ایم.ارزیابی روش پیشنهادی و مقایسه ی آن با روش دیگر، بهبود روش پیشنهادی را نشان می دهد.

واژههایکلیدی:

شبکه های حسگر بی سیم ، تحمل پذیری خطا ، ترمیم خطا ، مدیریت شبکه.

مقدمه

شبکه های حسگر بی سیم به عنوان یک فناوری جدید از پیشروترین فناوری های امروزی می باشند. این شبکه ها محدودیت ها، توانایی ها ,ویژگی ها، پیچیدگی ها و محیط عملیاتی خاص خود را دارند که آنها را از نمونه های مشابه، همچون شبکه های موردی متفاوت می کند [ 1] .امروزه قابلیت اطمینان و تحمل پذیری خطا در شبکه های حسگر، با درنظر گرفتن کیفیت بهتر یکی از زمینه های مهم تحقیقاتی است. دستیابی به اطلاعات با کیفیت با محدودیت های درنظر گرفته شده در هنگامی که خطا وجود دارد یکی از چالش های شبکه های حسگر است[ 2,3].

خطا در شبکه های حسگر به صورت یک رویداد طبیعی به شمار می آید و برخلاف شبکه های معمولی و سنتی یک واقعه ی نادر نیست. برای تضمین کیفیت سرویس در شبکه های حسگر ضروری است تا خطاها را تشخیص داده و برای جلوگیری از صدمات ناشی از بروز خطا، عمل مناسب را در بخش هایی که آسیب دیده اند انجام دهیم[ 4].

دو بخش مهم در تحمل پذیری خطا یکی تشخیص خطاو دیگری ترمیم خطا است. در مرحله ی تشخیص خطا مهم این است که بتوان با صرف هزینه ی کم و با دقت بالا به این نتیجه رسید که واقعا خطایی رخ داده است و گره های آسیب دیده را شناسایی نمود. در مرحله ی ترمیم مهم است که پس از تشخیص خطا، بتوان گره های آسیب دیده را به وضعیتی که قبل از بروز خطا داشتند، رساند. در شبکه های حسگر تشخیص خطا می تواند در مواردی همچون امنیت و کارایی به کار گرفته شود.

در این مقاله با توجه به اهمیت تشخیص خطا و کاربرد تحمل پذیری خطا در شبکه های حسگر و با توجه به مدل واقعه گرا برای جمع آوری داده ها در شبکه های حسگر، روشی جدید برای تشخیص خطا با توجه به ساختاری خوشه ای پیشنهاد شده است. هدف اصلی، بهبود و تشخیص درست گره های آسیب دیده در شبکه های حسگر است.

بخش های مختلف این مقاله به صورت زیر تقسیم بندی شده است. در بخش 2 در مورد روش ها و کارهای انجام شده برای افزودن تحمل- پذیری خطا در شبکه های حسگر توضیح داده می شود. در بخش 3 سازماندهی گره ها در ساختار خوشه ای و نحوه ی عملکرد آنها برای افزودن روش پیشنهادی توضیح داده می شود. در بخش 4 روش پیشنهادی توضیح داده می شود و در انتها شبیه سازی و ارزیابی روش پیشنهادی و مقایسه ی آن با روش [ 4] انجام می شود و بهبود روش پیشنهادی نسبت به این روش نشان داده می شود

فهرست مطالب

مقدمه

فصل اول

شبکه های حسگربی سیم_ 2

چرا شبکه های حسگر؟ 2

تاریخچة شبکه های حسگر 3

ساختار کلی شبکه حسگر بی سیم_ 4

ساختمان گره 6

ویژگی ها 7

موضوعات مطرح_ 7

• ·تنگناهای سخت افزاری_ 8
• ·توپولوژی_ 8
• ·قابلیت اطمینان_ 8
• ·مقیاس پذیری_ 8
• ·قیمت تمام شده 9
• ·شرایط محیطی_ 9
• ·رسانه ارتباطی_ 9
• ·توان مصرفی گره ها 9
• ·افزایش طول عمر شبکه 10
• ·ارتباط بلادرنگ و هماهنگی_ 10
• ·امنیت و مداخلات_ 11

عوامل پیش بینی نشده 11

نمونه ی پیاده سازی شده شبکه حسگر 12

بررسی نرم ا فزارهای شبیه سازی شبکه 14

خصوصیات لازم برای شبیه سازهای شبکه 15

شبیه ساز NS(v2) 16

معماری درونی NS_ 16

مدل VuSystem_ 16

شبیه ساز OMNeT++_ 17

شبیه ساز Ptolemy II 18

مدل سازی شبکه های بی سیم_ 20

اجرای یک مدل پیش ساخته 20

تغییر پارامترها 22

ساختار یک مدل پیش ساخته 23

• ·نمایش بصری(آیکون ها) 23
• ·کانال ها 26
• ·اکتور های مرکب_ 27
• ·کنترل اجرا 28
• ·ساخت یک مدل جدید 29
• ·به کارگیری اکتور plot 39

قابلیت های مدل سازی_ 41

• ·شبیه سازی رویداد گسسته 41
• ·مدل های کانال_ 42
• ·مدل های گره بی سیم_ 42
• ·مثال هایی از قابلیت مدل سازی_ 42

1.ساختار بسته ها 42

2.اتلاف بسته ها 42

3.توان باتری 43

4.اتلاف توان_ 43

5.برخورد ها 44

6.بهره آنتن دهی ارسال_ 47

ساختار نرم افزار 50

چند مثال و کاربرد 54

فهمیدن تعامل (واکنش) در شبکه های حسگر 54

نقایص شبکه های حسگر 54

توانایی های توسعه یافته شبکه های حسگر 54

طراحی ومدل کردن ناهمگن پتولومی_ 54

مدل شبکه حسگر 55

نمونه های ایجاد شده توسط نرم افزار 55

• ·غرق سازی_ 55
• ·مثلث بندی_ 56
• ·نظارت بر ترافیک_ 57
• ·گمشده جنگی در منطقه دشمن و تعقیب کننده 58
• ·جهان کوچک_ 60

فصل دوم_

امنیت در شبکه های حسگر بی سیم_ 61

مقدمه 61

چالش های ایمنی حسگر 63

استقرار نیرومند 63

محیط مهاجم_ 64

نایابی منبع_ 64

مقیاس بزرگ_ 64

حملات و دفاع 64

لایه فیزیکی_ 65

تراکم_ 65

کوبش_ 66

لایه اتصال_ 67

برخورد 67

تخلیه 67

لایه شبکه 68

اطلاعات مسیر یابی غلط_ 68

عملیات انتخابی حرکت به جلو 68

حمله چاهک_ 69

حمله سایبیل_ 69

حمله چاهک پیچشی_ 69

حمله جریان آغازگر 69

اعتبار و رمز گذاری_ 70

نظارت_ 70

پروب شدن_ 71

فراوانی_ 71

راه حل های پیشنهادی_ 71

پروتکل های ارتباط_ 71

معماری های مدیریت کلیدی_ 75

LEAP_ 75

LKHW_ 75

پیش نشر کلیدی به صورت تصادفی_ 76

Tiny PK_ 76

نتیجه گیری_ 77

فصل سوم

بهبود تحمل پذیری خطا در شبکه های حسگر بی سیم_ 78

کارهای انجام شده 78

سازمان دهی گره ها و عملکرد سیستم_ 79

روش پیشنهادی_ 81

4-1 شبیه سازی دو روش_ 83

4-2 ارزیابی_ 83

نتیجه گیری_ 84

فصل چهارم

مقاله انگلیسی Security in Wireless Sensor Networks_ 96

منابع_ 98