همواره دو مساله طراحی کد و ارزیابی یک کدطراحی شده، مسائل قابل تاملی در حوزه کدنگاری بوده است. از آنجایی که کدهای ldpc یکی از کدهای مورد توجه می باشند، در این رساله، توجه خود را به این دسته از کدها محدود می کنیم. هدف از این رساله ارائه دو راهکار جدید برای مسائل طراحی کد و ارزیابی یک کدطراحی شده با استفاده از روش های بهینه سازی می باشد. حل دو مساله انتخاب شده بوسیله روش های ساده برنامه ریزی امکان پذیر نبوده و به همین دلیل از روش های پیچیده استفاده شده است. برای این منظور راهکار جدیدی برای حل مساله طراحی کد با بیشترین نرخ قابل حصول در کانال محک با ورودی دودویی مبتنی بر برنامه ریزی نیمه نامعین ارائه می شود. این فرمول بندی جدید برای حل مساله نرخ بهینه منجر به یافتن کدهایی با بیشترین نرخ در شرایط حدی مساله خواهد شد که در مقایسه با نتایج به دست آمده در مقالات به بهبود فاصله نرخ تا ظرفیت می انجامد. شایان ذکر است که روش استفاده شده بدون هیچ تقریبی جواب دقیق را به دست می دهد. برای ارزیابی یک کد طراحی شده، ابتدا به بررسی نظریه شبه کلمه کد در کانال با نویز گوسی جمع شونده پرداخته و سپس با یافتن نظری مقدار بیشینه احتمال خطای کلمه کد بوسیله کمترین وزن شبه کلمه کد، الگوریتم جدیدی برای یافتن کمترین وزن شبه کلمه کد ارائه شده است.

امروزه پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم های پردازش تصویر بسیار مورد توجه است. نیاز به پردازش سریع و بی درنگ، پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم های پردازش تصویر را اجتناب ناپذیر می کند. الگوریتم های تخمین حرکت از جمله این الگوریتم ها می باشند که امروزه در کاربردهای متفاوتی از جمله تخمین حرکت اجسام، ردیابی، فشرده سازی و تشخیص ژست از آنها استفاده می شود. الگوریتم تخمین حرکت با روش مش فعال یکی از الگوریتم های متداول برای تخمین حرکت است. نیاز به افزایش سرعت در پیاده سازی الگوریتم تخمین حرکت با روش مش فعال که عموما الگوریتم زمانبری است، ما را به سوی پیاده سازی سخت افزاری این الگوریتم سوق می دهد. هدف این پایان نامه طراحی معماری سخت افزاری الگوریتم تخمین حرکت با استفاده از روش مش فعال است. در پیاده سازی سخت افزاری این الگوریتم به علت استفاده از تکنولوژی های موازی سازی و خط لوله ای، سرعت عملیات و پردازش به نحو قابل ملاحظه ای افزایش یافته و الگوریتم در زمان بسیار کوتاهتر نسبت به حالت نرم افزاری اجرا می شود. بر اساس بررسی های صورت گرفته، برای تصاویر ویدیو نمونه با ابعاد 480×640 الگوریتم های نرم افزاری مش فعال در بهترین حالت سرعتی معادل 10-5 فریم در ثانیه را فراهم می کنند. حال آنکه پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم تخیمن حرکت با روش مش فعال با استفاده از معماری پیشنهادی نشان می دهد که سخت افزار حاصله با خطای برابر صفر پیکسل درتخمین بردار حرکت نسبت به حالت نرم افزاری نسبت به الگوریتم نرم افزاری سرعتی تقریبا معادل 270 فریم در ثانیه در تکنولوژی cmos 180nm را فراهم می کند.

با معرفی کدهای lt به عنوان تحققی عملی از فواره دیجیتالی توسط لوبی، تلاش های بسیاری در جهت بهبود عملکرد این کدها صورت گرفت. در بحث بهینه سازی کدهای lt یکی از مهم ترین جنبه ها که مورد توجه بسیاری هم قرار گرفت، بهینه سازی تابع توزیع درجه کدهای lt بود که تعیین کننده بسیاری از خواص مهم این کدها بودند. بدین منظور محققین روش های متنوعی نظیر الگوریتم های تکاملی، روش های بهینه سازی ریاضی و غیر ریاضی را به کار گرفتند. در این پایان نامه نیز بهینه سازی تابع توزیع درجه کدهای lt، با در نظر گرفتن شباهت بالای کدهای lt و ldpc از نظر الگوریتم های کدبرداری و با الهام از روش بکار رفته توسط توکلی برای بهینه سازی تابع توزیع درجه کدهای ldpc، صورت پذیرفته است. در این روش بهینه سازی ریاضی، از یک تغییر فرمولاسیون برای تبدیل مسئله اصلی که یک مسئله نیمه نامحدود بشمار می رود، به یک مسئله بهینه سازی sdp بهره گرفته شده است و نتایج مورد بررسی قرار گرفته اند. در بخش دیگری از این پایان نامه جهت بهبود عملکرد کدهای lt یک الگوریتم کدبرداری نوین براساس تعریف ریپل های از درجات بالاتر (بیشتر از یک)، نیز معرفی شده است.

موضوع کیفیت تجربه برای محیط های چندرسانه ای یکی از موضوعات مهم در شبکه های امروزی است. آگاهی از کیفیت تجربه کاربران نهایی از جمله نیازمندی های اساسی دستیابی به کیفیت تجربه مناسب است. برای دستیابی به کیفیت تجربه مناسب کاربر، روش های گوناگونی مانند؛ اجازه دسترسی، مدیریت منابع، کنترل ترافیک و مسیریابی و غیره مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته است. در این پایان نامه روش جدیدی برای مسیریابی کیفیت سرویس آگاه از کیفیت تجربه ارائه می کنیم. در روش پیشنهادی از الگوریتم ژنتیک برای مسیریابی کیفیت سرویس شبکه استفاده و از بازخوردهای کاربر نهایی که مبتنی بر منطق فازی می باشد، جهت بهبود کیفیت تجربه نهایی استفاده می کنیم. نتایج شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی نشان می دهد که الگوریتم توانسته است نرخ موفقیت بیشتری را در مقایسه با الگوریتم ژنتیک سنتی و الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان و کیفیت تجربه یکنواخت و مطلوبی را برای کاربربه صورت پویا در مقایسه با مسیریابی کیفیت سرویس سنتی بدست آورد.

در این پایان نامه پس از توضیح مختصری در مورد شبکه های اقتضایی بی سیم و بیان کارهای انجام گرفته به ویژه در دو بعد صحت و امنیت، روش هایی را ارائه کرده ایم که به کمک آن ها می توان میزان صحت و امنیت شبکه های اقتضایی را محاسبه و سپس مقایسه نمود. از این رو در ابتدا روش ارسال مجازی را شرح داده ایم. در روش ارسال مجازی گره های مطمئن شبکه میزان صحت و امنیت گره های تازه وارد، که تاریخچه عملکرد کمی دارند، را با آزمایش بررسی می نمایند و پس از آن، به گره های آزمایش شده امتیاز مثبت و یا منفی داده می شود. با این عملیات میزان صحت و امنیت گره ها مورد ارزیابی قرار می گیرد. در ادامه روشی به نام ستون فقرات را معرفی می کنیم. ستون فقرات زیرمجموعه ای از گره های شبکه است که دارای ویژگی های خاصی هستند. معمولا از گره های با صحت و امنیت بالا انتخاب می شوند. گره های ستون فقرات آخرین گره هایی هستند که شبکه را ترک می کنند، در نتیجه باعث بقا شبکه می شوند. برای گره های ستون فقرات و دیگر گره های مطمئن شبکه، اجازه دسترسی بیشتر مانند انواع رله کردن و پخش کلی به میزان زیاد را قرار می دهیم. در مقابل برای گره های نامطمئن و یا تازه وارد اجازه دسترسی ها را کم می کنیم. در این صورت بیشتر مسیریابی ها از طریق گره های مطمئن تر صورت می گیرد و گره های نامطمئن و یا خودخواه کم کم منزوی می شوند. در انتها یک الگوریتم را معرفی می نماییم که به واسطه آن دو فهرست که یکی بر حسب بالاترین میزان صحت و دیگری برحسب بالاترین میزان امنیت مرتب شده اند. با استفاده از روابط به کار رفته در الگوریتم، امکان مقایسه های مختلف بین شبکه های مختلف و مسیرهای مختلف ایجاد می شود. با این وجود می توان میزان صحت و امنیت شبکه ها را با حذف و یا اضافه کردن یال ها و گره های مختلف و هم چنین ترکیب و تفکیک شبکه ها در هر زمان و مکان محاسبه و مقایسه نمود.

امروزه استفاده از طرح های توام رمزنگاری/کدگذاری کانال جهت دستیابی به یک سیستم مخابراتی کارا، از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. نظریه استفاده از کد گذاری در طراحی یک سیستم رمز کلید همگانی، نخستین بار توسط مک آلیس مطرح شد. این طرح بر مبنای ایجاد ماتریس مولد یک کد خطی عام به عنوان کلید همگانی به کمک ماتریس مولد یک کد تصحیح خطای گوپا به عنوان کلید خصوصی، مطرح شد. امنیت این سیستم بر اساس دشواری مساله کدگشایی یک کد خطی عام استوار است. از معایب سیستم مک آلیس می توان به بزرگ بودن طول کلید همگانی و نرخ ارسال پایین آن اشاره کرد. با الهام از سیستم مک آلیس و انجام تغییراتی در طرح پیشنهادی او، رائو طرح رمزنگاری کلید محرمانه ای مبتنی بر نظریه کدگذاری مطرح کرد. این طرح نیز مشکلات اصلی سیستم مک آلیس را با خود به همراه داشت. پس از آن جوریسون به کارگیری قابلیت تصحیح خطای کد پایه را در یک طرح رمزنگاری مبتنی بر کدگذاری، به عنوان یک طرح توام ارائه کرد. از آن پس، کدهای تصحیح خطای گوناگونی در طرح های مشابه، به منظور رفع یا تعدیل ضعف های عمده طرح های رمزنگاری توام با کدگذاری بررسی و مطرح شده است. یکی از انواع کد های بلوکی، کد قطبی می باشد که توسط آریکان معرفی شده و اولین خانواده از کدهای قابل اثبات برای کانال های بدون حافظه مجزای دو دویی می باشد. کد قطبی از تعدادی بیت با ظرفیت بالا و تعدادی بیت با ظرفیت پایین تشکیل شده است که آریکان آن ها را بیت فریز شده می نامد. در ساختار کدهای قطبی بیت های فریز شده بدون استفاده هستند. اکنون ایده ای را مطرح می کنیم و در آن از بیت های فریز شده و بدون کاربرد، استفاده مفید کرده و آن ها را به عنوان کلید رمز در نظر می گیریم و ایده خود را مطرح می کنیم.

محاسبات متحرک امروزه به یکی از مسائل مهم در علوم کامپیوتر و شبکه تبدیل شده است. استفاده از توان پردازشی دستگاه های سیار به صورت هدفمند برای حل مسائل پیچیده یکی از زمینه های تحقیقاتی پژوهشگران می باشد به طوری که نفوذ روز افزون دستگاه های سیار در زندگی بشری و افزایش چشمگیر قدرت پردازشی این دستگاه ها در سالیان اخیر محققین را بر آن داشته تا از این دستگاه ها به عنوان عناصر پردازشی استفاده نمایند. یکی از بسترهایی که می توان دستگاه های سیار را به صورت هدفمند به عنوان گره های پردازشی روی آن بکار گرفت شبکه های اقتضایی می باشد. در این پایان نامه با ارائه ی روشی کارا تاثیر استفاده از دستگاه های سیار به عنوان عناصر پردازشی روی شبکه ی اقتضایی برای حل مسائل پیچیده ی ریاضیاتی همچون مساله ی فروشنده ی دوره گرد اثبات می شود. وجود میلیون ها رایانه ی قابل حمل و نفوذ موبایل ها و تبلت هایی که قدرت پردازشی بسیار بالایی در حد کامپیوتر های امروزی دارند وجود توان بالقوه ای را برای حل مسائل پیچیده نوید می دهد. در این پایان نامه پس از بررسی مسائل مهمی نظیر الگوریتم ژنتیک و فروشنده ی دوره گرد، تلاش شد تا مساله ی فروشنده ی دوره گرد با استفاده از خاصیت الگوریتم ژنتیک توزیع شده ی کارفرما-خدمتگزار در شبکه های اقتضائی حل شود. نتایج حاصله بیانگر کارائی روش مذکور و توانایی آن به طور مطلوب بر روی شبکه های اقتضائی می باشد که سرعت یافتن بهترین پاسخ را برای مساله ی فروشنده ی دوره گرد به طور چشمگیری بهبود می بخشد. پخش پارامترهای مساله با روش پیشنهادی ما که متناسب با توان پردازشی هر گره ی خدمتگزار است زمینه ساز تسریع در حل مسائل و یافتن پاسخ بهینه برای مساله خواهد بود. تسریع در روند یافتن پاسخ خود باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و غلبه بر یکی از چالش های امروزی در شبکه های اقتضایی یعنی محدودیت توان گره ها خواهد شد.

دراین پایان نامه، ضمن بررسی روش های مسیریابی مبتنی براعتبار و اعتماد، برای مقابله با حملات رایج در مسیریابی، از سیستم مدیریت اعتبار و اعتماد استفاده می شود که بر گرفته از معیارهای اعتماد در جوامع بشری است. مدل های اعتماد کمک می کنند تا گره های شبکه با نظارت بر رفتار همسایه های خود، با توجه به معیارهای اعتماد بصورت موثرتری گره های بدخواه را از گره های عادی تشخیص دهند. از ویژگی های بارز این روش، سربار محاسباتی و اتلاف انرژی ناچیز از یک سو و مقابله و ترمیم آثار حملات صورت گرفته در شبکه است. راهکار و مکانیسم پیشنهادی با استفاده از نرم افزار شبیه ساز ns2 مورد ارزیابی قرار گرفته ونتایج ارزیابی ها، عملکرد مطلوب مکانیسم پیشنهادی درتشخیص، کشف و مقابله با برخی ازحملات را نشان می دهد.