بررسی و تحلیل روشهای همزمانی امن در شبکه حسگر بی سیم

در سال های اخیر، توسعه فناوری ارتباطات بی سیم و امکان طراحی و ساخت حسگرهایی با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری های گوناگون موجب کاربردهای وسیع شبکه های حسگر بی سیم شده است. از سوی دیگر محدودیت های این شبکه ها باعث گردیده است ملاحظات فراوانی جهت طراحی و استفاده از الگوریتم های گوناگون در آنها لحاظ شود. این محدودیت ها به سه دسته محدودیت انرژی، توانایی های پردازشی و کمبود حجم حافظه تقسیم بندی می شوند که همه آنها ناشی از رویکرد هر چه کوچک تر و ارزان تر نمودن گره های حسگر است. این محدودیت ها در کنار نیاز این شبکه ها به حفاظت از اطلاعات بسیار حساس، لزوم به کارگیری روش های امنیتی مبتکرانه و جدیدی را به وجود آورده است که بتوانند با حداکثر صرفه جویی در منابع شبکه، سطح مناسبی از امنیت را فراهم کنند. یکی از مسائل مهم در این شبکه ها همزمان نمودن گره های شبکه است. ساعت های دقیق و همزمان برای شبکه حسگر ارزش بیشتری نسبت به شبکه های دیگر دارند. اختلال در همزمانی حسگرها یکی از اهداف اولیه دشمن برای اخلال در این شبکه ها است. دشمن سعی می کند به طرق مختلف مانند اخلال در رسیدن پیغام های همزمانی، تغییر یا جعل آنها، تأخیر دادن به پیغام های حساس به زمان، تسخیر برخی گره ها و ارسال پیغام های همزمانی غلط توسط آنها مانع از همزمانی صحیح در شبکه شود. علاوه بر اینکه در مسئله همزمانی، امنیت اهمیت دارد در برخی کاربردهای امنیتی و رمز نگاری نیز به همزمانی نیاز است. بنابراین می توان گفت یک تعامل میان همزمانی و امنیت وجود دارد. یعنی همزمانی برای کاربردهای امنیتی و امنیت برای همزمانی. در این پایان نامه به مقوله دوم یعنی همزمانی امن توجه شده است. تاکنون روشی که بتواند همه نیازهای همزمانی و امن شبکه حسگر را به طور جامع پوشش دهد و در عین کار آمدی، در مقابل حملات داخلی و خارجی امن باشد ارائه نشده است. روشی که در این پایان نامه ارائه خواهد شد قادر است نیازهای یک پروتکل همزمانی را برآورده کند و علاوه بر آن در مقابل تهدیدات امنیتی مذکور مقاوم باشد. در این راستا ابتدا نیازهای شبکه حسگر در مبحث همزمانی امن و عدم کار آمدی روش های موجود بررسی شده است. آنگاه سعی شده یک پروتکل همزمانی با سربار ارتباطی کم، دقت مناسب و زمان همگرایی مطلوب ارائه شود و سپس تمهیدات امنیتی مناسب به آن اضافه شود. روش پیشنهادی از احراز اصالت در حالت همه پخشی برای جلوگیری از جعل و تغییر پیغام ها و از محاسبه و بررسی تأخیر برای جلوگیری از تأخیر عمدی آنها استفاده می کند. همچنین برای مقابله با گره های تسخیر شده از افزونگی استفاده می نماید. در انتها با استفاده از شبیه سازی، بررسی شده است که روش پیشنهادی دارای دقت و زمان همگرایی مناسب است و سربار ارتباطی و محاسباتی باعث کاهش کارایی آن به عنوان یک پروتکل همزمانی نشده است.