چارچوبی برای افزایش مقاومت شبکه حسگر در برابر نفوذ

شبکه های حسگر بدلیل توزیع یافته بودن و نداشتن توان پردازش و ذخیره داده بالا و نیز ماهیت بیسیم بودن ارتباط در آنها در معرض تهدیدات امنیتی گوناگونی قرار دارند. افزودن امنیت اغلب با افزایش سربار و مصرف منابع سیستم همراه است، این سربار می تواند ناشی از پردازش و یا داده ارسالی اضافی باشد که در نتیجه به افزایش مصرف انژری ختم شده که یکی از منابع با ارزش در شبکه های حسگر محسوب میشود. در این رساله، مفهوم جدیدی بنام امنیت آماری ارائه میگردد که بر پایه ایجاد پسخورد منفی در برابر تمامیت خواهی دشمن حریص و نیز فرض منطقی بودن وی بنا شده است. هدف در چارچوب پیشنهادی ایجاد یک سد آماری بازدارنده در برابر دشمن است به نحوی که تمامیت خواهی وی با نوعی پسخورد منفی از سوی شبکه مواجه شود و او را مجبور به عقب نشینی نماید. از آنجا که در مفهوم امنیت آماری از رمزنگاری استفاده نمیشود، راهکارهای مبتنی بر این مفهوم بسیار کم هزینه بوده و برای شبکه هایی با محدودیت انرژی زیاد همچون شبکه های حسگر بسیار مناسب میباشند. کاربردی بودن این مفهوم در ایجاد مقاومت برای شبکه، و کاهش نفوذ و اثرگذاری حمله دشمن در مورد دو تهدید امنیتی حمله سیل نشانه و شنود در شبکه های حسگر طیف گسترده در این رساله بررسی شده است. در حمله سیل نشانه، دشمن با افزایش شعاع ارسال خود سعی در بدست آوردن تعداد زیادی همسایه میکند. روشهای مقابله پیشین یا در برابر دشمنی با گیرنده حساس بی اثر بوده و یا در شبکه های متحرک کاربرد نداشتند. در این تحقیق، نخست، بوسیله شبیه سازی با شبیه ساز ns2 نشان داده شده که تنظیم پارامترهای لایه mac به همراه ساخت هوشمندانه پروتکلِ پرسش و پاسخ امکان ایجاد یک روش بازدارنده را برای حمله سیل نشانه بوجود میآورد. سپس یک مدل ریاضی عمومی برای بررسی پروتکلهای پرسش و پاسخیِ پخشی در شبکه هایی که از لایه mac ای از نوع csma/ca استفاده میکنند ارائه گردید. این مدل توانایی پشتیبانی از سناریو هایی که شعاع درخواست محدود به یک سلول نمیشود را نیز داراست (سناریو های حمله). در این مدل که بر پایه تئوری میانگینِ میدان بنا شده است، ابتدا کانال غیر ایستای پس از انتشارِ درخواست بصورت بازگشتی بدست میآید و سپس روشی برای تخمین میانگین سود درخواست دهنده (دشمن) ارائه میشود. با استفاده از مدل در مثالی عملی چگالی توزیع بهینه گره ها و زمانبندی تعویق بهینه بدست می آید که نشان میدهد الگوریتمهای کلاسیک تعویق نمایی دودویی برای مواجه با حملات پخشی (همانند حمله سیل نشانه) مناسب نیستند. به عنوان یک مثال دیگر از کاربرد چارچوب طراحی امن آماری، مساله شنود در شبکه های حسگر طیف گسترده مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش تحقیق نشان داده شد که چگونه استفاده مجدد از کد ها در شبکه های حسگر طیف گسترده میتواند سود دشمن را در شبکه های با ترافیک دائمی کاهش دهد. از آنجا که در شبکه های توزیع یافته غیر متحرک، تخصیص کد تنها یکبار در ابتدای کار شبکه صورت میگیرد، صرف هزینه اولیه بیشتر جهت توزیع بهتر کدها و رسیدن به امنیت طولانی مدت در برابر شنود معقول به نظر میرسد. سود دشمن بصورت ریاضی در جریان این تحقیق مدلسازی گردید. نتایج این مدلسازی بسیار دقیق بوده و با نتایج حاصل از شبیه سازی انطباق دارد.