شبکه ی حسگر بی سیم جهت پایش محدوده ای از پیش تعیین شده درون آب مستقر می شوند. بهره مندی از کانال آکوستیک مهم ترین علت تفاوت این نوع شبکه ها با نمونه ی زمینی آن می باشد. از این رو این شبکه ها با تاخیر انتشار بالا و پهنای باند پائین دست وپنجه نرم می کنند. از طرفی به علت ویژگی های خاص محیط زیر آب گره های حسگر مختص این محیط با نوع زمینی آن در مواردی همچون هزینه، انرژی، حافظه و غیره متفاوت هستند. تمامی این تفاوت ها منجر به آن می شود که در صورت بهره مندی از پروتکل های مسیریابی موجود برای شبکه های روی زمین در این محیط، سربار بالای تبادلات، کارایی پایین انرژی و مواردی از این قبیل را تجربه نماییم. از این رو داشتن پروتکل مختص این شبکه ها که طراحان آن ویژگی های محیطی را در طراحی آن مدنظر قرار داده باشند بشدت محسوس است. در این پژوهش، نمونه های مختلفی از پروتکل های مختص این محیط بررسی شده است. پروتکل dbr یک نمونه از این پروتکل هاست که علاوه بر آن که برخلاف اکثر پروتکل های مطرح در این نوع شبکه ها فرضِ محال یا گران قیمتِ داشتن موقعیت مکانی گره در هر سه بعد را ندارد، در معیارهایی همچون تاخیر انتها به انتها، نرخ تحویل بسته و انرژی مصرفی کل دارای کارایی مناسبی است. یک پارامتر مهم در این پروتکل زمان انتظار برای ارسال بسته می باشد. آزمایش ها حاکی از حساسیت بالای سیستم به مقدار این زمان انتظار می باشد. لذا این ایده در این پروژه مطرح شد که زمان انتظار بصورت پویا با توجه به ویژگی های فعلی شبکه تعیین گردد. بدین منظور یک سیستم فازی سوجنو مرتبه صفر برای تعیین زمان ارائه می گردد. عمق و انرژی باقیمانده گره ورودی های این سیستم می باشند. مقدار زمان انتظار با توجه به خروجی سیستم فازی بدست می آید. جهت ارزیابی ایده ارائه شده، شش سناریو با حداکثر سرعت گره های مختلف با شبیه ساز aqua-sim تحت محیط ns2 پیاده سازی شد و عملکرد پروتکل ارائه شده با پروتکل dbr مقایسه گردید. نتیجه های شبیه سازی حاکی از بهبود در معیارهایی همچون انرژی مصرفی کل شبکه، متوسط تاخیر انتها به انتها و نرخ تحویل بسته می باشد.

مساله طراحی بهینه همبندی شبکه های فضای باز که ارتباط محلی کاربران در یک یا چند ساختمان نزدیک به هم را در بر می گیرد، بعنوان یکی چالش اساسی و یکی از مسایل معروف np-complete مطرح است. روشهای موجود برای طراحی همبندی شبکه های فضای باز عموما به دو دسته اصلی سلسله مراتبی و مسطح تقسیم می شود .در این پایان نامه، ما چندین الگوریتم بر مبنای ساختار مسطح را جهت حل طراحی همبندی شبکه های فضای باز با هدف مینیمم کردن فاکتورهای هزینه و تاخیر شبکه مطرح می کنیم . این الگوریتمها مبتنی بر روشهای هوش محاسباتی از جمله جستجوی تبو و الگوریتمهای ژنی و simulated annealing هستند. سپس الگوریتم توسعه یافته در این تحقیق را معرفی کرده و در انتها، به ارزیابی عملکرد و کارایی الگوریتم های ارایه شده در مقایسه با الگوریتم های موجود مبتنی بر روشهای هوش محاسباتی مذکور خواهیم پرداخت . در این پایان نامه مساله خطا نیز در طراحی شبکه مورد بررسی قرار گرفته و سعی شده تا طرح پیشنهادی برای همبندی شبکه تا حد امکان قابلیت مقاومت در مقابل خرابیهای شبکه را داشته باشد . نتایج بدست آمده نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با روشهای مختلف در مقایسه با روشهای مقایسه شده در کنار در نظرگیری مساله خطا از لحاظ هزینه پیاده سازی و مساله تاخیر در انتقال بسته های اطلاعاتی عملکرد بسیار مناسبی از خود نشان می دهد .

با افزایش تقاضا برای سرویس های پیشرفته، نیاز به شبکه های دسترسی باند پهن به سرعت در حال افزایش است. بیسیم های دسترسی بیسیم باند پهن مبتنی بر استاندارد ieee802.16 می توانند راه حل جایگزین به صرفه تر و موثری برای سیستم های سیمی، همچون سیستم های کواکسیال با مودم کابلی، خطوط اجاره ای دیجیتال dsl یا فیبرهای نوری باشند. این استاندارد 802.16، میتوان به سرعت اتصال های بیسیم قابل اطمینانی با سطح پوشش بسیار بیشتر از شعاع قابل دسترسی در لایه فیزیکی فراهم آورد. لایه mac مد مش استاندارد802.16، به منظور تضمین کیفیت سرویس در شبکه از تکنولوژی tdma استفاده می نماید. با این حال استاندارد 802.16 تنها مشخص کرده است که ارسال ها باید چگونه انجام شوند و در مورد الگوریتم های زمانبندی، به منظور تعیین زمان ارسال ها در شبکه، صحبتی نشده است. این در حالی است که کارایی شبکه های 802.16 از نظر گذردهی سیستم، بستگی به توانایی لایه های مدیریت در زمانبندی ارسال دارد. در این پایان نامه الگوریتم جدیدی به منظور بهبود زمانبندی متمرکز در مد مش استاندارد 802.16 و تخصیص بهینه پنجره های زمانی به نودهای شبکه با در نظر گرفتن قابلیت استفاده مجدد از فضای فرکانسی، ارایه شده است. هیچیک از الگوریتم های فعلی در این زمینه، تاثیر سربار سوییچینگ بین نودها، جهت ارسال و دریافت به علت وجود سمبول های بین پنجره های زمانی نودهای مختلف، در گذردهی واقعی شبکه های 802.16 را در نظر نگرفته اند. در الگوریتم پیشنهادی بطور همزمان سربار سوییچینگ، استفاده مجدد از فضای فرکانسی برای استفاده کارا از منابع رادیویی، مدل کامل تداخل و تاثیر جایگاه نود در درخت مسیریابی به منظور بهبود کارایی زمانبندی، مورد توجه قرار گرفته است. کارهای قبلی بطور همزمان به این چهار موضوع که از مسایل مطرح در زمانبندی، متمرکز هستند، نپرداخته اند. شبیه سازی انجام شده بر روی سناریوهای مختلف در راستای مقایسه الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم های موجود در این زمینه نشان می دهد که طول زمانبندی در الگوریتم پیشنهادی تا 65 درصد بهبود یافته است.

هدف از این پایان نامه توسعه وارزیابی الگوریتم پویای تخصیص منابع در شبکه های ofdma است. در این تحقیق شبکه های سلولی مدنظر قرار گرفته اند، به گونه ای ناحیه سرویس به سلول هایی تقسیم می گردد و ترمینال های موبایل به منظور وصل شدن به شبکه بایستی به ایستگاه های پایه ای که در مرکز هر سلول قرار دارند، متصل شوند. در شبکه های ofdma، باند فرکانسی به تعدادی زیر کانال انتقال تجزیه می گردد و با توجه به خاصیت متعامد بودن (orthogonality) نیاز به ناحیه حایل (guard) بین کانال های موجود نمی باشد. از آنجا که تعداد کانال های فرکانسی محدود می باشد، تخصیص کانال ها به کاربران باید به نحوی انجام شود که بیشترین گذردهی حاصل شود. از این رو الگوریتم های تخصیص منابع به نحوی طراحی می شوند که با توجه به شرایط مختلف کاربران، نظیر مقادیر مختلف سیگنال به نویز و نرخ داده های مورد نیاز متفاوت، این هدف برآورده شود. در اینجا به منظور دستیابی همزمان به دو هدف گذردهی بالای شبکه و تخصیص عادلانه منابع به کاربران، مسأله تخصیص منابع به نحو جدیدی به صورت فرمال تعریف شده است که در آن الگوریتم متناظر با این مسأله، گذردهی سیستم را ماکزیمم می کند با این محدودیت که تخطی از عدالت از یک آستانه قابل تنظیم تجاوز نکند. دو الگوریتم برای حل مسأله تعریف شده ارایه شده است که یکی به صورت توزیع شده و دیگری به صورت متمرکز کار می کنند. مسأله تعریف شده به صورت یک مسأله تصمیم گیری مارکف مدل گردیده است که برای حل آن جهت پیدا کردن سیاست بهینه تخصیص کانال از روش یادگیری q-learning استفاده شده است. با توجه به محدودیت روش یادگیری تقویتی در حل مسایل با فضای حالت بزرگ یا پیوسته، از روش جدیدی که مبتنی بر نقشه های خودسازمان ده (self-organizing maps) می باشد، استفاده شده است. این روش قابلیت حل مسایل با فضای حالات بزرگ را دارا می باشد. روش فوق در محیط شبیه سازی پیاده گردیده و با روش های موجود مقایسه شده است. نتایج نشاندهنده بهبود تا 76 درصد و متوسط 22 درصد در گذردهی شبکه و عملکرد همواره عادلانه این روش نسبت به روش های دیگر می باشد.

یکی از حملات شایع در شبکه های بی سیم شنود به منظور افشای ارتباطات کاربران شبکه است. با توجه به طبیعت امواج رادیویی، ارتباطات درونی شبکه های بی سیم براحتی برای یک دشمن خارجی قابل شنود است. اگرچه تعداد پروتکلهای مسیریابی امنی که برای شبکه های موردی طراحی شده اند بسیار زیاد می باشد اما تعداد اندکی از آنها مباحث ناشناسی را در طراحی مد نظر قرار داده اند. در این پایان نامه سعی برآن بوده است تا با ارایه یک تعریف جامع از ناشناسی، پروتکل مسیریابی طراحی شود که بتواند کلیه نیازمندیهای ناشناسی در شبکه های موردی را تامین نماید. مخفی بودن هویت گره های مبداء و مقصد و گره های میانی مسیر، عدم توانایی ردیابی بسته های مسیریابی و داده به منظور کشف مسیر و مخفی ماندن تعداد گام مسیر از مهمترین اهداف طراحی این پروتکل می باشد. در این راستا، ابعاد مختلف ناشناسی مورد بررسی قرار گرفته و اولویت های نسبی آنها تعریف شده است. بعلاوه انواع تحلیلهای ناشناسی مانند مقاومت در برابر حملات تحلیل ترافیک و تحلیل زمانی مورد بررسی قرار گرفته اند. روش ارایه شده مبتنی بر استفاده از کلمات رمز عمومی موقتی (یکبار مصرف) و شناسه های استعاری (pseudonym) است و از روش مسیریابی لایه-ای (onion routing) که سربار بالایی داشته و امکان افشاء برخی از اطلاعات مسیریابی را ایجاد می کند استفاده نگردیده است. برای مقابله با حملات تحلیل زمانی و تحلیل ترافیک، علاوه بر تغییر گام به گام محتوای بسته ها، پیاده سازی ifm (invalid forwarding mechanism) ارایه گردیده است. همچنین با پشتیبانی از چند مسیری امکان کشف مسیر کاهش پیدا نموده است. پارامترهای ناشناسی در این تحقیق به صورت تحلیلی با دیگر پروتکلها مقایسه شده اند و برای مقایسه پارامترهای کارایی (مانند تاخیر انتها به انتهای بسته های داده) نیز از شبیه سازی با ابزار ns-2 استفاده شده است. آنچه از نتایج شبیه سازی بدست می آید بهبود کارایی شبکه به میزان محسوسی در مقایسه با اکثر روشهای موجود می باشد.

امروزه می توان شبکه های umts یا به عبارتی شبکه های نسل سوم موبایل را جایگزین مناسبی برای ارسال اطلاعات در شبکه های سیمی دانست. نیاز به گسترش شبکه های موبایل و دسترسی کاربران به اینترنت باعث توسعه شبکه های بی سیم موبایل قدیمی همانند gsm و ایجاد شبکه های نسل 5/2 و یا همان شبکه های gprs که با بهبود سرعت و کیفیت زیر ساخت شبکه های موبایل، نسل سوم موبایل و یا همان umts گردیده است. یکی از چالش های اصلی در شبکه های نسل سوم که مبتنی بر سویچینگ بسته می باشد، نحوه ی تخصیص منابع به کاربران و نیز تضمین کیفیت سرویس ارایه شده به کاربران است. از جمله راهکارهای بهبود عملکرد شبکه های umts مدیریت هوشمند منابع است به گونه ای که حداکثر استفاده از منابع موجود به عمل آید و نیز از انواع کاربران با نیازهای مختلف حمایت شود. در صورتیکه سهم کاربران از منابع شبکه براساس مشخصات فیزیکی کانال انتقال و کیفیت انتقال کانال تعیین می گردد، می توان خدمت رسانی عادلانه با راندمان قابل قبول ارایه نمود. بنابراین نحوه ی نوبت دهی به کاربران در شبکه های نسل سوم، هسته ی اصلی سیستم مدیریت منابع را تشکیل می دهد. در این پایان نامه با در نظر گرفتن ویژگی های ساختار شبکه های umts ، الگوریتم زمانبندی جدیدی ارایه گردیده است که بتواند در عین حفظ راندمان کاری شبکه، کیفیت سرویس دهی کاربران را از لحاظ رعایت عدالت در سرویس دهی را تامین نماید. تکنولوژی مورد نظر برای شبکه های نسل سوم در این پایان نامه hsdpa می باشد. عملکرد زمانبندی موجود مانند rr و pf و max-cir مورد بررسی قرار گرفته است و الگوریتم جدید به نام daso ارایه شده که از طریق شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده ی آن است که در حالت هایی از شبکه واریانس سرویس کاربران نسبت به روش max-cir بهبود یافته و در عین حال میزان گذر دهی کل شبکه در سناریوهایی کاهش و در سناریوهایی افزایش قابل توجهی داشته است.

در این پایان نامه ما به پاسخ گویی مواردی چون چگونگی مسیریابی، انواع کلید مورد نیاز، مدیریت این کلیدها،و انتخاب طرح رمزنگاری مناسب می پردازیم.بطور کلی سعی شده است زیرساختاری ارائه شود تا امنیت را در سطح معقولی فراهم کرده و سربار آن در سطحی قابل قبول باشد. معماری چند کلیدی ارائه شده توسط ما از پنج نوع کلید بهره می برد که در کنار هم امنیت را در سطح روش هایی که برای تمام تبدلات از کلید دوبدو استفاده می کنند فراهم می کند و در عین حال تکنیک هایی مانند پردازش درون شبکه ای را بهتر از روش های پیشین پشتیبانی می کند.

یکی از نیازهای اساسی گره های حسگر، اطلاع از مکان خود در محیط است. گرچه روش های زیادی برای مکان یابی گره های حسگر ثابت پیشنهاد شده است، اما مسئله مکان یابی گره های متحرک حسگر مسئله ای است که تاکنون کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش دو شیوه جدید برای مکان یابی گره های متحرک حسگر، بر مبنای روش مونت کارلو پیشنهاد شده است. روشهای ارائه شده سعی دارند با بهره گیری بهینه از اطلاعات موجود در محیط، تا حد ممکن دقت عملیات مکان یابی را نسبت به راه حل های گذشته افزایش دهند و هزینه محاسباتی را کم کنند. به علاوه این دو روش می توانند تخمینی از حد بالای خطای مکان یابی گره ها بیابند. اطلاع از حد بالای خطای مکان یابی گره ها می تواند به الگوریتم های ویژه شبکه حسگر که نیازمند آگاهی از مکان گره ها هستند کمک کند عملکرد خود را ارتقا بخشند. نخستین روش پیشنهاد شده که usml نام دارد، با تغییر نحوه استفاده از اطلاعات دریافت شده از گره های راهنما و اطلاعات مربوط به مکان قبلی هر گره موفق به بهبود خطای مکان یابی در بازه گسترده ای از شرایط مورد مطالعه می شود. ولی دستاورد عمده این روش آماده سازی زمینه برای به کارگیری دومین الگوریتم پیشنهادی یعنی usml* است. الگوریتم usml* با اضافه کردن مرحله جدیدی به الگوریتم usml از اطلاعات مربوط به گره های همسایه عادی شبکه نیز برای کاهش خطای مکان یابی بهره می بردد. این روش در تمام شرایط مطالعه شده دارای دقتی بالاتر از روش های قبلی است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد در شرایطی که سرعت حرکت گره ها کم و چگالی گره های شبکه زیاد باشد و گروه های راهنمای اندکی در محیط به کار گرفته شده باشند، الگوریتم های پیشنهاد شده در برابر سایر روش ها بهتر عمل می کنند. این شرایط، کاملا منطبق با نیازها و کاربردهای شبکه های حسگر است.

گریدهای محاسباتی (محاسبات گریدی) الگوی جدیدی هستند که فضای محاسباتی قرن آتی را در برخواهند گرفت. مسئله ی زمانبندی و تخصیص درخواست ها به منابع از مسائل بسیار مهم در محیط گرید می باشد که بر اساس تحقیقات یک مسئله ی np-complete می باشد . از این رو به کارگیری الگوریتم های اکتشافی برای حل مسئله ی زمانبندی گرید مورد توجه قرار گرفته اند. الگوریتم های قاعده محور نسل جدیدی از الگوریتم های زمانبندی در کاربردهای مختلف می باشند که استفاده از آنها برای حل مسئله زمانبندی گرید نیز کارایی خوبی می تواند ارائه دهد. در این کار الگوریتم های اکتشافی قاعده محور جدیدی ارائه شده اند که با توجه به اینکه مسئله زمانبندی درخواست ها شامل دو فاز : انتخاب منبع و تعیین محل قرارگیری درخواست در صف منبع می باشد، الگوریتم های مختلفی برای هر دو فاز ارائه شده اند. الگوریتم های جدید با مهمترین الگوریتم هایی که برای هر فاز زمانبندی در کارهای گذشته استفاده شده اند، مورد مقایسه قرار گرفته اند. ترکیب های مختلفی از الگوریتم های ارائه شده برای هر دو فاز زمانبندی از نظر کارایی و از منظر پنج معیار ارزیابی مهم مورد بررسی قرار گرفته است. بدین ترتیب اطلاعات کاملی برای انتخاب بهترین ترکیب از الگوریتم های فاز اول و دوم با توجه به تابع هدف سیستم زمانبندی گرید، ارائه شده است. در ادامه از الگوریتم های فاز اول و دوم با توجه به تابع هدف سیستم زمانبندی گرید، ارائه شده است. در ادامه از الگوریتم جستجوی محلی جستجوی تبو برای بهینه سازی کارایی این الگوریتم ها استفاده شده است. در پایان متدلوژی case based reasoning برای پیش بینی طول درخواست های وارد شده به سیستم گرید استفاده شده است و کارایی الگوریتم های ارائه شده یا استفاده از داده های برگرفته از یکی از workload های گرید و در شرایط استفاده از متدلوژی cbr برای پیش بینی طول درخواست ها مورد ارزیابی نهایی قرار گرفته است.

با گسترش روزافزون شبکه های کامپیوتری و استفاده از آن، مسائل امنیتی در این ارتباطات در سالهای اخیر اهمیت ویژه ای یافته است. بزرگترین خطر امنیتی که اینترنت در حال حاضر با آن مواجه است، انتشار سریع نرم افزارهای بدخواه اینترنتی است. طرحهای مبتنی بر امضا غالباً در تشخیص نرم افزارهای بدخواه یک روزه ناتوان بوده و با توجه به اینکه نوعاً نیازمند دخالت انسانی برای فرموله کردن امضاهای حملات جدید هستند، توانایی آنها برای برهمکنش سریع با حملات جدید محدود است. اشکال عمده این تکنیکها عدم توانایی آنها در تشخیص حملات جدید می باشد. استفاده از روشهای تشخیص ناهنجاری در کنار روشهای تشخیص نفوذ سنتی می تواند این نقص اساسی تکنیکهای تشخیص نفوذ را برطرف سازد. در این پایان نامه الگوریتمهای تشخیص ناهنجاری در دو رده مبتنی بر میزبان و مبتنی بر شبکه پیشنهاد داده شده و مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرند. در رده الگوریتمهای مبتنی بر میزبان 5 الگوریتم را با استفاده از زنجیره های مارکف، آتاماتای یادگیر تصادفی، روش دسته بندی k-means، درختهای تصمیم id3 و یک روش بدون ناظر ترکیبی با استفاده از دو روش اخیر را ارائه کرده و مورد مقایسه قرار می دهیم. در رده الگوریتمهای مبتنی بر شبکه دو شیوه را با استفاده از آتاماتاهای یادگیر تصادفی و شبکه های عصبی som پیشنهاد داده و توانایی آنها را در تشخیص ناهنجاری مقایسه کرده ایم. ارزیابی الگوریتمهای پیشنهادی بر اساس معیارهای کارایی sensitivity، specificity، negative likelihood ratio، positive predictive value، negative predictive value می باشد. نتایج ارزیابیهای الگوریتمهای پیشنهادی در آخرین فصل این پایان نامه آمده است.

امروزه استفاده از اطلاعات تصویری ابعاد گسترده ای پیدا کرده است . از ملزومات سیستم تصویری انتقال و ذخیره سازی تصویر است . حجم بالای اطلاعات تصویری محدودی جدی درهردو مورد ایجاد می کند. محدودیت حافظه، پهنای باند کانال انتقال، زمان و انرژی، کاهش حجم اطلاعات و بعبارت دیگر فشرده سازی تصویر را ایجاب می کند. دراین تحقیق، روشهای مختلف فشرده سازی اطلاعات مورد مطالعه قرار گرفته است . میان انواع اطلاعات ، تصاویر غیررنگی با سطوح روشنایی پیوسته مانند تصاویر مناظر طبیعی مدنظر می باشد، که روش مناسب برای کد کردن این نوع تصاویر پیاده شده است . فشرده سازی براساس تبدیل خطی)transform coding(مناسبترین روش ازنظ تراکم اطلاعات است ولی پیچیدگی و زمان اجرای آن زیاداست . تبدیل کسینوس درمج بهترین تبدیل ازحیث فشرده سازی و سرعت اجرا است . گرچه تبدیل هادامارد بلحاظ سرعت اجرای بالاتر مورد توجه می باشد ولی قابلیت تراکم داده آن کمتراست . روش فشرده سازی براساس پیشگوئی)predictive coding(نیز کارآئی خوبی دارد و پیاده سازی آن نسبت به روش تبدیل خطی ساده تراست . روش مورد توجه دیگر بایتری کردن محلی تصویر)block truncation(است که میزان تراکم اطلاعات آن کمتر از دو روش پیش است ولی سرعت اجرائی بالاتری دارد . تصاویر بازسازی شده با کدینگ0/5 bpp ازکیفیت نظری خوبی برخوردارند و به بقای نزول بیشتر کیفیت میتوان میزان فشرده سازی را بالاتر برد. در مورد تصاویر متحرک (سیگنال ویدئوئی) با استفاده از همانندی متوالی قابلیت فشرده سازی بیش اینمقدار نیز خواهد بود. اینکار زمینه ای برای ادامه تحقیق است . همچنین با اجرای روشهای بهبود کیفیت روی تصویر بازسازی شده در حوزه زمان یا فرکانس ، می توان کیفیت بازسازی را افزایش داد .