شبکه های مش بی سیم نوع خاصی از شبکه های سیار موردی هستند که به عنوان یک تکنولوژی مهم برای نسل بعدی شبکه های بی سیم در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته-اند. یک چالش مهم در شبکه های مش بی سیم گذردهی پایین است و دلیل اصلی آن وجود تداخل میان کانال های فرکانسی است. تداخل باعث کاهش تعداد انتقالات همزمان و در نتیجه کاهش گذردهی می شود. یک روش مناسب برای بهبود گذردهی شبکه های مش استفاده از کانال های فرکانسی متعامد به طور همزمان است. در این شبکه ها هر گره به چندین واسط رادیویی مجهز شده و هر واسط می تواند از یک یا چند کانال فرکانسی به طور همزمان استفاده کند که این امر باعث کاهش تداخل و افزایش گذردهی می شود. وجود چندین کانال و واسط رادیویی، مساله چگونگی تخصیص کانال به هر لینک را بوجود می آورد. در واقع، تخصیص کانال یک نگاشت مناسب بین کانال های فرکانسی و واسط های رادیویی است به گونه ای که تداخل موجود در شبکه را مینیمم کند. این مساله یک مساله بهینه سازی np-hard است. در این پایان نامه پس از بررسی و دسته بندی روش های مختلف تخصیص کانال و الگوریتم های موجود در آن ها، دو الگوریتم از روش های اکتشافی به نام الگوریتم ژنتیک والگوریتم جست و جوی ممنوع معرفی شده اند. پس از ارزیابی این دو الگوریتم، الگوریتمی ترکیبی بر اساس مزایا و معایب الگوریتم ژنتیک و ممنوع طراحی شده است. مقایسه ها نشان دهنده عملکرد بهتر الگوریتم ترکیبی نسبت به دو الگوریتم مذکور است. همچنین الگوریتم ترکیبی در محیط شبیه ساز ns-2 پیاده سازی گردیده و با حالت استاندارد تک رادیویی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده بهبود عملکرد الگوریتم ترکیبی از لحاظ افزایش گذردهی با تقریب نزدیک به سه برابر نسبت به حالت تک رادیویی می باشد.

با فراگیر شدن شبکه های کامپیوتری در دهه های اخیر، شبکه های بی سیم به دلیل سهولت توسعه و کاربرد مورد توجه بسیاری از کاربران شبکه قرار گرفته است. به همراه کاربرد روز افزون این دسته از شبکه ها، آسیب پذیری ها و حملات شبکه های بی سیم رشدی نمایی یافته اند. به موجب نقایص امنیتی روش های امنیتی مانند دیواره آتش لزوم استفاده از سیستم های امنیتی پیچیده تری از جمله سیستم های تشخیص نفوذ آشکار می گردد. در این پایان نامه به ارائه یک سیستم تشخیص نفوذ بی سیم مبتنی بر شبکه خواهیم پرداخت که از مکانیزم تشخیص ترکیبی استفاده می کند. در سیستم تشخیص نفوذ پیشنهادی دو عامل شنود و تشخیص برای جمع آوری فریم های شبکه و تشخیص حملات به کارگرفته می شود .تاکنون دسته های متنوعی از حملات در شبکه های بی سیم شناخته شده است. به موجب گستردگی این حملات، سیستم تشخیص نفوذ پیشنهادی در این پایان نامه تنها به بررسی و تشخیص مهم ترین و مخرب ترین رده از این حملات که حملات فعال می باشد، می پردازد. حملات تغییرهویت، پاسخ های جعلی (تزریق اطلاعات)، dos و mitn از جمله حملات تشخیص داده در این رده می باشند. در سیستم های تشخیص نفوذ سنتی از مجموعه داده ارزیابی darpa به عنوان مبنای تست و مقایسه سیستم ها استفاده می گردد. به دلیل عدم وجود اینچنین مجموعه داده ارزیابی شبکه های بی سیم، در این پایان نامه، همانند پژوهش های مرتبط، ابتدا با استفاده از نرم افزارهای متن باز حملات، یک مجموعه داده ارزیابی برای شبکه های بی سیم را ایجاد نموده و سپس با استفاده از آن به تست سیستم تشخیص نفوذ بی سیم پیشنهادی پرداخته ایم. نتایج نشان می دهد که سیستم ارائه شده توانایی تشخیص حملات فعال در شبکه های بی سیم را دارا می باشد.

از چالش های موجود در شبکه های حسگر بی سیم محدودیت مصرف انرژی و بالا بردن طول عمر شبکه است. خوشه بندی به عنوان یکی از روش های شناخته شده ای است که به طور گسترده ای برای مواجه شدن با این چالش ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این پایان نامه یک پروتکل ارتباطی، مبتنی بر خوشه بندی، با در نظر گرفتن مصرف انرژی پایین برای شبکه های حسگر بی سیم معرفی شده است که بار انرژی یکنواختی را میان حسگرها توزیع می کند. از آنجایی که گره های نزدیک به هم، همپوشانی بیشتری با هم دارند، داده های مشابهی از محیط حس میکنند و با تولید داده های تکراری باعث مصرف بیهوده انرژی می شوند، به همین منظور در پروتکل پیشنهادی در هر دور، تعداد مشخصی از گره هایی که حداقل یک گره همسایه با فاصله کمتر از حد آستانه دارند، را مشخص کرده و از میان آن ها گرههایی که انرژی کمتر و همپوشانی بیشتری با همسایه هایشان دارند، را به حالت خواب برده ایم همچنین برای انتخاب سرخوشه ها سعی شده از گره های با سطح انرژی بالاتر استفاده شود. بر اساس نتایج شبیه سازی به وسیله نرم افزار matlab و مقایسه آن با پروتکل leach، پروتکل پیشنهادی باعث بالا رفتن طول عمر شبکه، توزیع یکنواخت تر بار میان گره ها و افزایش پوشش شبکه می شود. کلمات کلیدی: پوشش شبکه، حالت خواب گره، شبکه های حسگر بی سیم، طول عمر شبکه، همپوشانی گره ها، گره سرخوشه

شبکه های موردی متحرک که نوع خاصی از شبکه های بی سیم می باشند به عنوان نسل جدید شبکه های کامپیوتری برای برآوردن یک سری نیازهای خاص و با ویژگی هایی متفاوت از شبکه-های سیمی طراحی شدند. خصوصیات شبکه های موردی متحرک، همچون پویا بودن توپولوژی، فقدان زیرساخت ثابت و وجود محدودیت انرژی، مسئله مسیریابی را در این شبکه ها به چالش کشیده است. به علت طبیعت ناپایدار شبکه های موردی، مسأله کشف و نگهداری مسیر از اهمیت خاصی برخوردار است. الگوریتم های مسیریابی متعددی برای این شبکه ها ارائه گردیده است که هر کدام دارای ویژگی ها، معایب و مزایای خاصی می باشند. پروتکل مسیریابی dsr یکی از پروتکل-های مسیریابی مطرح و مبنایی در شبکه های موردی متحرک است که در مقالات و پژوهش های زیادی به آن پرداخته شده و بعنوان یک شاخص برای سنجش کارائی پروتکل های جدید از آن استفاده می شود. در پروتکل مسیریابی dsr برای انتخاب مسیر از معیار کوتاهترین مسیر استفاده می شود که بهینه نیست، زیرا کوتاهترین مسیر لزوماً بهترین مسیر نیست. در این پایان-نامه برای رفع این مسئله، با ایجاد تغییراتی در این پروتکل و با طراحی و پیاده سازی یک سیستم فازی با سه ورودی شامل: تعداد گام مسیر، میانگین تعداد همسایه های گره های میانی مسیر و میانگین انرژی باقیمانده در گره های میانی، پروتکل هوشمند f-dsr ایجاد شد. خروجی سیستم فازی ارزش مسیر می باشد. استفاده از این روش هوشمند سبب افزایش کارائی پروتکل جدید نسبت به پروتکل مسیریابی dsr شده است. افزایش میزان گذردهی شبکه و نرخ تحویل بسته، همچنین کاهش تأخیر انتها به انتها و کاهش میزان انرژی مصرفی شبکه از جمله نتایج آن است.

شبکه های سیار موردی از جمله شبکه های بی سیم موردی هستند که گره ها در آنها متحرک و به عنوان راه حلی خاص در شرایط ویژه ارائه شده اند، لذا کاربردها و خصوصیات متفاوتی دارند. با توجه به ویژگی های این نوع شبکه ها، پروتکل های مسیریابی پیشین کارایی لازم را ندارند. لذا توسعه دهندگان، اقدام به طراحی و توسعه پروتکل های خاص جهت برآوردن نیازهای این نوع شبکه ها کرده اند. خصوصیات شبکه های سیار موردی همچون پویا بودن توپولوژی، فقدان زیرساخت ثابت و محدودیت انرژی، موضوع مسیریابی را در این نوع شبکه ها به چالش کشیده است. الگوریتم های مسیریابی متعددی ارائه گردیده است که هر کدام دارای ویژگی ها، معایب و مزایای خاصی می باشند. روش های برگرفته از هوش ازدحامی مانند بهینه-سازی کلونی مورچه ها، روش های مناسبی جهت بهبود پروتکل های مسیریابی در این نوع شبکه ها محسوب می شوند. این روش به عنوان راه حلی مناسب جهت یافتن مسیر بهینه در مسیریابی شبکه های سیار موردی کاربرد پیدا کرده است. الگوریتم sara یکی از این کاربردهاست. روش پیشنهادی در این پایان نامه، بر پایه روش کلونی مورچه ها می باشد و همچنین از الگوریتم sara برگرفته شده است. در فاز انتخاب مسیر، جهت تعیین گام بعدی به منظور ارسال داده از سه پارامتر مقدار فرومون، تعداد گام تا مقصد و انرژی باقیمانده گره استفاده می شود. به عبارت دیگر روش پیشنهادی، روشی مبتنی بر انرژی است از این رو به اختصار esara نامیده می شود. به منظور ارزیابی کارایی روش پیشنهادی، شبیه ساز ns-2 استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی در معیارهای مطرح در ارزیابی شبکه مانند سربار مسیریابی، گذردهی شبکه، نرخ تحویل بسته ها، تعداد گره مرده و میانگین انرژی مصرفی گره ها، در حدود 20% نسبت به الگوریتم sara و 30% نسبت به پروتکل aodv عملکرد بهتری دارد.

امنیت و مدیریت کلید یکی از مهمترین مسائل چالش برانگیز و سرویس های اساسی در شبکه های حسگر بی سیم محسوب می شود. اولین مرحله در تأمین امنیت، انتخاب یک الگوریتم رمزنگاری مناسب است. در این پایان نامه ما از یک الگوریتم رمزنگاری خم بیضوی استفاده کرده ایم. این انتخاب نه تنها به دلیل اندازه کوتاه طول کلید و سربار کم محاسباتی است که این الگوریتم ایجاد می کند، بلکه الگوریتم خم بیضوی امنیت یکسانی را در مقایسه با سایر روش های رمزنگاری کلید عمومی ارایه می دهد. ارزیابی کارایی و بررسی امنیت نشان می دهد استفاده از این الگوریتم سربار محاسباتی را کاهش می دهد و نیاز به حافظه کمتری دارد. در این پژوهش از یک ساختار سلسله مراتبی و غیرهمگن بهره گرفته ایم. در این مدل از نحوه چیدمان گره ها آگاهی تقریبی داریم. براین اساس ناحیه آرایش به سلول های مربعی تقسیم شده و گره های حسگر نیز متناسب با تعداد سلول ها به گروه هایی تقسیم می شوند، به طوری که هر گروه از حسگر ها در یکی از این سلول ها آرایش می یابند. بهره گیری از ساختار سلسله مراتبی و غیرهمگن به همراه آگاهی از نحوه چیدمان از برقراری کلیدهای غیر ضروری جلوگیری می کند.

شبکه های همگرای امروزی مشکلات خاص خود را دارا می باشند؛ به معنای دقیق تر، در این شبکه ها سرویس های متعدد بر سر پهنای باند و منابع مشترک دیگر با یک دیگر رقابت دارند. کمبود پهنای باند منجر به بروز بیشترین مشکلات کیفیتی می شود. در اثر کمبود پهنای باند، بسته های داده ممکن است تحت تاثیر مشکلاتی از قبیل تاخیر، لرزش و اتلاف بسته قرار بگیرند و این مشکلات منجر به نزول کیفیت سرویس شود. برخی از سرویس های شبکه های همگرا مانند voip، در مقایسه با سرویس های دیگر حساسیت بیش تری نسبت به تاخیر و پارامترهای کیفیت سرویس دارند. اولویت دادن به بسته های صوتی روشی است که توسط محققین برای مقابله با مسئله تاخیر ارایه شده است. بررسی های انجام شده نشان داده است که سیستم صف بندی pq کارایی بهتری در قیاس با دیگر روش ها دارد و fifo گزینه نامناسبی برای استفاده در voip می باشد. هیچ کدام از سیستم های صف بندی بین تماس های مختلف voip تمایزی قائل نمی شوند؛ در حالی که بعضی از تماس ها دارای کیفیت بالاتر و برخی دیگر دارای کیفیت پایین تری هستند. سیستم صف بندی جدید ارائه شده با استفاده از پارامتر rtt و بررسی میزان خودشبیهی دنباله ی لرزش تماس ها، تماس های با پایین ترین کیفیت را شناسایی می کند و با اولویت بالاتری انتقال می دهد. سیستم صف بندی جدید با اولویت دادن به تماس های با کیفیت پایین و کاهش میزان تاخیر، بین تماس ها از لحاظ کیفیت سرویس تعادل برقرار می کند. نتایج حاصل از پیاده سازی این ایده و مقایسه آن با صف بندی llq که در سیستم های سیسکو برای صوت به کار می رود، نشان می دهد که سیستم صف بندی پیشنهادی با کاهش میزان تاخیر تماس های بی کیفیت، منجر به بهبود کیفیت سرویس آن ها شده است.

راه حلی برمبنای اعتماد جهت بهبود ایمنی پروتکل های موردی متحرک ارائه شده است. هر گره با شنود مداوم بسته های ارسال شده در شبکه توسط همسایگان و استنتاج های اعتمادی، مقدار اعتماد نسبت به یک گره های همسایه به صورت تاریخچه محاسبه می کند که بیان گر رفتار یک گره در طول زمان است. جهت احرازاصالت گره ها از روش شناسه ی اثبات شده، استفاده شده است. در این زمینه پروتکل مسیریابی olsr مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی بیان گر انتخاب های قابل اطمینان برای گره های mpr و در نهایت انتخاب مسیر ایمن می باشد. روش پیشنهادی در آینده به گره های مخرب فرصت می دهد تا با نشان دادن رفتار صحیح، مجددا اعتماد بقیه ی گره ها را بدست آورده و در شبکه فعالیت نمایند. در ادامه اقدامات متقابلی که باید در برخورد با گره های مخرب صورت گیرد بحث شده و نتایج شبیه سازی های انجام شده در راستای تشخیص گره های مخرب و حملات متفاوت، بیان گر بهبود ایمنی پروتکل olsr بوده است.

در چند سال گذشته، پروتکل های مسیریابی فراوانی جهت نیازهای متفاوت شبکه طراحی شده است. الگوریتم sara یکی از بهترین ها در این زمینه هست که بر پایه ی بهینه سازی کلونی مورچه ها و یک ابتکاری است که از رفتار مشارکتی کلونی مورچه ها ناشی می شود. در این پایان نامه سعی شده تا کارایی الگوریتم sara بهبود یابد. الگوریتم sara دارای 4 فاز کشف، نگه داری، انتخاب و بازسازی مسیر است. این الگوریتم در فاز انتخاب مسیر از یک رابطه ی احتمالی استفاده می کند که در این رابطه یک پارامتر به نام عامل همگرایی وجود دارد. با کاهش این پارامتر، ترافیک روی مسیرهای بیشتری و با افزایش این پارامتر، ترافیک روی مسیرهای کمتری متمرکز می شود. در روش پیشنهادی در این پایان نامه، مقدار این پارامتر به صورت پویا، در زمان اجرا در هر گره بر اساس تعداد بسته های حذف شده تغییر می کند. بدلیل رفتار پویای این الگوریتم نسبت به الگوریتم sara ، این الگوریتم d-sara نامیده شده است.