حملات مبتنی بر کانال جانبی یک سری جدید از تهدیدات علیه الگوریتم های رمزنگاری و سیستم های امنیتی هستند. این حملات بر خلاف حملات کلاسیک، به ضعف های محاسباتی الگوریتم ها کاری تداشته و از ضعف های پیاده سازی استفاده می نمایند. در این حملات از اطلاعات کانال جانبی مانند زمان اجرا، توان مصرفی وسیله زمزنگار، تشعشعات مغناطیسی، دفعات مراجعه به حافظه های cache و ... استفاده نموده و امنیت سیستم را مورد تهدید قرار می دهند. در این پایان نامه ابتدا به معرفی حملات زمانی، توانی ساده و تفاضلی، حمله مبتنی بر cache و حمله مبتنی بر الگو پرداخته، سپس حملات زمانی و توانی تفاضلی را روی الگوریتم aes اجرا نموده ایم. در ادامه با ترکیب حملات زمانی و توانی، حمله جدید به نام حمله انرژی را معرفی نموده و با کمک شبیه سازی ها، در فصل پنجم نشان می دهیم که حمله انرژی از دو حمله دیگر قوی تر است. در فصل آخر روش های مقابله با این حملات را معرفی کرده و یک روش امن را برای پیاده سازی الگوریتم aes پیشنهاد می نماییم. در این روش از جدول های lookup و روش ماسک گذاری بصورت همزمان استفاده شده که علاوه بر ایجاد امنیت در مقابل حملات کانال جانبی، سرعت اجرای الگوریتم نیز نسبت به سایر روش های مقابله، افزایش می یابد.

در محیط های هوشمند آینده شبکه های حسگری نقشی کلیدی در جمع آوری و انتشار پدیده های محیطی ایفا می کنند. شبکه های حسگری کاربردهای زیادی دارند که اغلب، به منظور مانتیتورینگ اطلاعات حساسی مانند حرکت دشمن در میدان جنگ و یا محل پرسنل یک ساختمان بکار گرفته می شوند. گره های حسگری-که یک شبکه حسگری را تشکیل می دهند-محدودیت انرژی و توانایی محاسباتی پایینی دارند. لذا در این شبکه ها باید کارآمدی انرژی داشته باشند. علاوه بر این، هنگامی که یک شبکه حسگری در محیطی نظامی ایجاد می شود، به سرویس های امنیتی قوی نیاز دارند. در این تحقیق، یک پروتکل امنیتی با کارآمد انرژی برای شبکه های حسگری پیشنهاد می شود. پروتکل پیشنهادی، یک مکانیزم امنیتی ارائه می کند که بکارگیری آن، بسته های غیر مفیدی که باعث اتلاف انرژی می شود و توسط دشمن به درون شبکه تزریق می شود، با دقت مناسبی تشخیص داده می شوند. برای پروتکل پیشنهادی، هم تحلیل ریاضی و هم شبیه سازی های مرتبط در این تحقیق انجام شده است..

در میان کد کننده های صوتی، کد کننده های با روش تحلیل پیشگویی خطی (lpc) مبتنی برایده تحلیل بوسیله بازسازی در محدوده میزان داده های 4800 تا 16000 بیت بر ثانیه بدلیل کیفیت مطلوب صحبت خروجی از جایگاه ویژه ای برخوردار است . یکی از مد کننده های موجود در این گروه cs-acelp می باشد که در آن مجموعه سیگنالهای تحریک بصورت یک کتاب کد آرایش یافته اند و هر کلمه از این کتاب کد یک کاندید برای سیگنال تحریک در هر فریم از صحبت خواهد بود. اساس کد کننده cs-acelp مانند کدکننده صوتی مبتنی بر پیشگویی خطی با تحریک کد (celp) می باشد کد کننده cs-acelp از دو بخش کد کننده بر روی فریمهای صحبت بطول 10 میلی ثانیه که در هر فریم شامل 80 سمبل می باشد عمل می کنند. به این ترتیب نمونه برداری با سرعت 8000 سمبل در ثانیه انجام می گیرد. بازای هر 10 میلی ثانیه فریم صحبت ، سیگنال صحبت ، سیگنال صحبت آنالیز شده تا پارامترهای مدل cs-acelp که شامل ضرائب فیلتر پیش بینی کننده خطی، بهره ها واندیس های کتاب کد تطبیقی می باشد استخراج شود. این پارامترهای استخراج شده درکد کننده کد شده و سپس ارسال می گردد. در کدگشا با دکد نمودن بیتهای ارسالی، پارامترهای تحریک و فیلتر سنتز مجددا بدست می آید سپس با فیلتر نمودن توسط فیلتر سنتز پیشگوی خطی (lp) صحبت می شود. بدنبال آن فیلتر سنتز زمان بلنر یافیلتر سنتز گام صوت که بیان کننده روش کتاب کد تطبیقی است عمل می نماید و پس از آن فیلتر زمان کوتاه که یک فیلتر پیش بینی کننده خطی (lp) مرتبه 10 می باشد عمل خواهد نمود و در پایان سیگنال صحبت توسط فیلتر پسین اصلاح می گردد. هدف از انجام این پروژه، آنالیز و شبیه سازی فشارده ساز صوت cs-acelp با نرخ بیت 8 کیلو بیت بر ثانیه می باشد که در این راستا مسائلی چون طراحی کتاب کد، نحوه جستجو در کتاب کد، وزن دهی سیگنال خطا، کونتیزاسیون ضرائب lsp جستجوی گام صوت و کاهش پیچیدگی های محاسباتی مطرح می شود و در این میان موضوع کاهش حجم محاسبات که از لوازم اصلی و اولیه در پیاده سازی کننده صوتی است مورد توجه خاص قرار گرفته است تا فشرده سازی بصورت بی درنگ انجام گیرد. در پایان خصوصیات طیفی سیگنال فشرده شده مورد بررسی قرار می گیرد و با سیگنال اصلی ورودی مقایسه می شود همچنین اثر نویز کانال نیز بر روی فشرده ساز بررسی خواهد شد.

انتقال دیتا روی خطوط قدرت در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است . شبکه قدرت مزیت یک شبکه مخابراتی مستقل را دارد که ساختار کابلی موجود در آن میتواند برای دو منظور انتقال دیتا و انتقال قدرت استفاده شود. از آنجائیکه خطوط قدرت برای انتقال ولتاژ طراحی شده اند نه برای انتقال اطلاعات ، لذا مسائلی نظیر تغییرات غیرقابل پیش بینی در امپدانس خط، تضعیف سیگنال و نویز گریبانگر این خطوط به عنوان کانال ارتباطی می باشند، سطوح نویز ممکن است بیش از حد زیاد باشند، تضعیف کابل در فرکانسهای مورد نظر معمولا خیلی زیاد است و از این رو تکرارکننده ها برای جبران سازی تلفات کابل و اتصال مبدلهای توزیع نیاز می شوند. پارامترهای مهم کانال نظیر امپدانس و تضعیف به همان اندازه سطوح نویز با زمان و با بار بصورت غیرقابل پیش بینی نوسان می کنند. از این رو اندازه گیری و بررسی مشخصات این خطوط از موضوعات مهم این طراحی به شمار می رود. در این پایان نامه با بهره گیری از نتایج اندازه گیری های به عمل آمده، پارامترهای خطوط توزیع شبیه سازی گردیدند. عملکرد سوئیچینگ ایستکاههای مبدل hvcd منجر به تولید نویز rf الکترومغناطیسی می گردد که میتواند تداخل هائی را با محیط مخابراتی و یا کامپیوتری مجاور تولید نماید. آثار مخرب حاصل از این نویز که نتیجه روشن شدن عناصر کلیدی در ایستگاههای مبدل است ، ضرورت پیش بینی و شبیه سازی آن را به منظور محدود کردن این نویز ضروری می گرداند.

پیشرفت های اخیر در سری مودم ها تحت عنوان مودم v.34، امکان انتقال داده ها در کانالهای عمومی (300-3400 هرتز) تا نرخ 28/8 kbps را فراهم می سازد. مودم v.34 این قابلیت را به خاطر استفاده از تکنیکهای پیشرفته کدینگ tcm، سیگنال دهی qam و استفده حداکثر از پهنای باند کانال دارا می باشد. در این پروژه بعد از بررسی و شبیه سازی کدهای tcm 2 بعدی و 4 بعدی، جزئیات فرستنده و گیرنده مودم v.34 برای سه نرخ سمبل 3200، 3000 و 2400 سمبل بر ثانیه مورد شبیه سازی قرار گرفت و تمام پارامترهای سیستم استخراج و با مقادیر واقعی مقایسه شدند. از جمله مهمترین قسمتهای شبیه سازی شده مودم v.34، می توان به نگاشت کننده پوسته ای، tcm 4 بعدی، پیش کد کننده غیرخطی و دکدر ویتربی 4 بعدی اشاره کرد که از تکنیکهای منحصر به فرد این مودم به شمار می آیند. با توجه به اهمیت دستگاه مخابراتی plc دیجیتال و نیاز به یک مودم با نرخ انتفال بیت بالا برای انتقال داده ها بر روی کانالهای باند محدود (4 کیلو هرتز) خط قدرت ، یک مدل از این کانال با کوپلینگ فاز وسط-زمین و طول 150km شبیه سازی و بعنوان کانال ارتباطی بین فرستنده و گیرنده شبیه سازی شده مودم مورد استفاده قرار گرفت . همچنین یک مدل کانال تلفنی با کیفیت بالا به منظور مقایسه عملکرد سیستم در این کانال با کانالهای تلفنی، شبیه سازی شد. نهایتا مقادیر احتمال خطای سیستم برای دو کانال تلفنی و plc به روش نمونه برداری با اهمیت تخمین زده شدند. پس از مقایسه نتایج بدست آمده ملاحظه شد که برای انتقال با نرخ بیتهای 28/8 و 14/4 کیلو بیت بر ثانیه در کانال plc میزان s/n نسبت به کانال تلفنی بترتیب 3db و 1db افزایش می یابد.

جهت انتقال مطمئن اطلاعات از مبدا به مقصد می توان این اطلاعات را از دو کانال مختلف به سمت گیرنده ارسال کرد. در گیرنده اطلاعات دریافتی از لحاظ کیفی با یکدیگر مقایسه شده و هر کدام که کیفیت بهتری داشت اطلاعات مربوط به آن کانال دریافت می شود. به این ترتیب برای انتخاب اطلاعات نیاز به یک سوئیچ داریم تا اطلاعات با کیفیت بهتر، بوسیله یک سوئیچ وارد گیرنده شود. این سوئیچ، سوئیچ حفاظت خودکار نام دارد. در شبکه های sdh نیز ساختار حفاظتی فوق در سطح فریم پایه stm-i قابل پیاده سازی بوده و اصطلاحا ساختار حفاظتی 1+1 نامیده می شود. در این پایان نامه طراحی سوئیچ حفاظتی با ساختار 1+1 برگشت پذیری دو طرفه بوسیله نرم افزار msx plus ii و سپس برنامه ریزی آن در مدار مجتمع epm 7128slc84 مورد نظر ما بوده است . در این پایان نامه ابتدا شبکه های sdh معرفی شده اند و در ادامه ساختارهای مختلف حفاظتی مورد بحث قرار گرفته اند. با توجه به ساختار حفاظتی مورد نظر کلیه قوانین مربوط به این ساختار تشریح شده است . در بخش بعدی الگوریتم بعدی الگوریتم عملکرد کلی سوئیچ و کنترلز آن تشریح شده است سپس هر یک از قسمتهای مختلف سوئیچ در 11 فایل گرافیکی و 2 فایل برنامه نویسی طراحی شده و نتایج شبیه سازی شده به دنبال آن آورده شده است . در انتها کلیه قسمتهای سوئیچ به شکل بلوکی در کنار یکدیگر قرار گرفته و مدار کلی سوئیچ نشان داده شده است . نکات حائز اهمیت در بهینه سازی طرح مطرح شده و نتیجه گیری کلی بعمل آمده است .

در gsm کدکننده صحبت به سه صورت تمام نرخ، تمام نرخ بهبود یافته و نیم نرخ و به ترتیب با نرخ 13، 12/2 و 5/6 کیلوبیت بر ثانیه استاندارد شده است . استفاده از کدکننده نیم نرخ باعث دو برابر تعداد کاربرها می گردد و الگوریتم فشرده سازی آن vselp نام دارد که تغییر یافته ای از celp بوده، به منظور برآورده نمودن اهداف زیر طراحی شده است : -1کیفیت صحبت بازسازی شده بالا در نرخ بیت پایین. -2بار محاسباتی قابل قبول و معقول. -3مقاوم بودن در برابر خطاهای کانال. برای کاهش هر چه بیشتر بیت نرخ کدکننده های صحبتع و در عین حال بدست آوردن کیفیت صحبت روشهای تحیلیل بوسیله بازسازی نوع celp مورد توجه ویژه قرار گرفته، راههایی هم برای کاهش بار محاسباتی آنها ارائه گردیده است . این اهداف با بهره گیری از خواص نویز پوشانندگی حوزه فرکانس و حوزه زمان سیگنال صحبت ، افزایش دقت (resolution) تاخیر پیشگوی بلند مدت و کدگذاری مناسب آن، طبقه بندی قابهای صحبت به چهار مودآوایی، استفاده از کوانتیزه کننده های برداری مناسب و ... محقق می گردد. با اعمال راهکارهای مذکور به یک کدکننده جدید نوع celp به نام vselp که سیگنال تحریک آن بصورت ترکب خطی تعدادی بردار پایه تشکیل می گردد یک کدکننده برای کانال نیم نرخ gsm استاندارد شده است که با شبیه سازی آن توسط نرم افزار c کیفیت صحبت بازسازی شده معادل کدکننده تمام نرخ و البته در ازای بار محاسباتی تقریبا چهار برابر ارزیابی گردید. با توجه به این که قبلا کدکننده صحبت کانال تمام نرخ در مرکز تحقیقات مخابرات ایران ساخته شده بود به عنوان یک فعالیت که با اهداف حال و آینده سیستم ارتباطات سیار کشور مرتبط است تحلیل کدکننده صحبت نیم نرخ gsm، شبیه سازی آن بصورت ممیز ثابت به زبان c و نحوه پیاده سازی بلادرنگ آن بر روی پردازنده dsp56301 ساخت شرکت موتورولا (با قدرت محاسباتی 66 mips) بیان شده است . از ویژگیهای بسیار مناسب dsp56301 نسبت به پردازنده هایی مثل tms320c50 قابلیت عملیات محاسباتی همراه با اشباع، پشتیبانی دو حالت محاسباتی و آدرس دهی 24 بیتی و 16 بیتی، حلقه do سخت افزاری، وجود دو واحد آدرس دهی مستقل و برخورداری از پورتهای سریال و موازی قوی می باشد.

یکی از مهمترین اهدافی که امروزه در طراحی لینکهای ارتباطی دنبال می شود تصحیح خطا در گیرنده برای کاهش احتمال خطای سیستم و یا کاهش ارسالی برای یک احتمالی خطای معین می باشد که با استفاده از کدینگ کانال انجام می پذیرد، این موضوع باعث شده است که روشهای متنوعی از کدینگ کانال عرضه شوند. کدینگ کانال به عنوان روش موثر و کارا برای تکمیل تکنیکهای مدولاسیون دیجیتال، اغلب در سیستمهای مخابرات دیجیتال پیشرفته بکار می رود. در پایان نامه حاضر، ساختار کدهای کانولوشن با کدگشایی بهینه ویتربی همراه با تکنیکهای مختلف همزمانی فریم مورد بررسی قرار گرفته است ، این بررسی به منظور استفاده از این نوع کدینگ در یک سیستم ارتباط رادیویی، برای ارسال اطلاعات فرمان انجام گرفته است . برای انتخاب پروتکل مناسب ، کل سیستم رادیویی با کدینگ کانال و مودم qpsk با استفاده از روش مونت کارلو بصورت نرم افزاری شبیه سازی شده اند. نتایج بدست آمده از شبیه سازی در یک کانال با نویزگوسی سفید جمع شونده (awgn) نشان می دهد که پروتکل همزمانی فریم همراه با کد استاندارد nasa (نرخ 1/2 و طول موثر 7) بهره ای بیش از 5db در یک احتمال خطای 10-5 برای سیتم ارتباطی مورد نظر فراهم می کند. با استناد به نتایج بدست آمده از شبیه سازی، قسمت باند پایه و if سیستم رادیویی مورد نظر با استفاده از چیپ های dsp طراحی و ساخته شده است .

در این پروژه طراحی و ساخت یک سیستم ردیاب براساس داده های تصویری مورد توجه قرار گرفته است . هدف از یک سیستم ردیاب ، ارزیابی و تخمین موقعیت یک هدف می باشد. ردیاب ویدیویی جزو آندسته از سیستم های بینایی کامپیوتری است که با مناظرپویا سروکار دارند. تغییرات موجود در یک منظره می تواند ناشی از حرکت دوربین، حرکت هدف ، تغییرات شدت روشنایی، یا تغییرات موجود در ساختار، اندازه و شکل هدف باشد. فرض ما بر این است که تغییرات موجود در یک منظره ناشی از حرکت دوربین یا هدف است . وظیفه قسمت پردازشگر یک سیستم ردیاب ، آشکارسازی تغییرات ، ارزیابی، تعریف و تعیین مشخصات حرکت دوربین و هدف ، و تصمیم گیری در رابطه با عملکرد آتی سیستم با توجه به وضعیت موجود، می باشد. در این پروژه تکنیک های موجود برای حصول به یک ردیابی بی درنگ موفق مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. این تکنیک ها شامل: ردیابی براساس شناخت الگو، ردیابی بر مبنای شار نوری، ردیابی با توجه به آشکارسازی لبه، و ردیابی بر مبنای خصوصیات آماری تصویر می باشد. خواهیم دید که با توجه به سخت افزار موجود در این پروژه، ردیابی براساس شناخت الگو امکان پذیر نیست . سایر روش ها با توجه به شرایط محیطی قابل بکارگیری هستند. ما در تمام روش های فوق، در نهایت بر مبنای خصوصیات آماری تصویر دو سطحی شده، به ردیابی اقدام خواهیم کرد. مقایسه روشهای ما با کارهای قبلی نشان می دهد که این روش ها بسیاری از محدودیت های اساسی روشهای دیگر را ندارند.

در اکثر سیستمهای مخابراتی که برای انتقال سیگنال صحبت بکار می روند، همانند شبکه تلفن ثابت و سیار ، بکارگیری طرحی برای ایمن ساختن سیگنال مکالمه در مقابل استراق سمع امری جالب و ضروری است. لازمه انتقال امن سیگنال صحبت ایجاد تغییرات کافی در مشخصه های آن سیگنال است، بطوریکه افراد غیرمجاز حداقل اطلاعات شنیداری را کسب نمایند. دراین راستا با توجه به مطالعات انجام شده ، یکی از ابزارهای بکار رفته برای تحقق این امر استفاده از تبدیلات متعامد می باشد. در این روش ابتدا نمونه های زمانی سیگنال صحبت(فریم صحبت) به حوزه تبدیل معینی انتقال یافته و سپس عمل جایگشت به ضرایب تبدیل مربوطه اعمال می شود ، که سرانجام با گرفتن عکس تبدیل از ضرایب رمز شده ، سیگنال غیرقابل فهم در حوزه زمان بدست می آید. بنابراین تفاوت اصلی در این روشها ، نوع تبدیل بکار رفته در آنها است.

عمل کلیدی در سیستمهای مخابرات سیار سلولی و وجه تمایز آنها نسبت به سایر سیستمهای رادیوئی، تعویض کانال می باشد و عبارتست از تعویض کانال رادیوئی جدید که اغلب بواسطه حرکت واحد متحرک و پایین آمدن کیفیت سیگنال دریافتی صورت می پذیرد. این فرایند، شامل دو مرحله تصمیم گیری و اجرا می باشد. در مرحله تصمیم گیری، بر اساس روشهای وابسته به انتشار رادیوئی، کیفیت سیگنال دریافتی و بررسی و در صورت لزوم ایستگاه پابه جدید انتخاب می گردد و در مرحله اجرا، بر مبنای سیاستهای کنترل ترافیک، کانال جدید تخصیص می یابد. در این پایان نامه ضمن معرفی و شبیه سازی شش روی اساسی غیر پیشگوئی تصمیم گیری برای تعویض کانال ‏‎(mpht, rtb, tb, hys, av, mph)‎‏ و در نظر گرفتن اثر سلولهای جانبی و مسیرهای حرکتی مختلف، عملکرد این روشها در دو ساختار ماکروسلولی و میکروسلولی ارزیابی شده و از نظر معیارهای عملکرد مرسوم با یکدیگر مقایسه شده اند. همچنین حساسیت الگوریتمهای مختلف نسبت به تغییرات شرایط محیطی سنجیده شده است. با اصلاح روشهای تصمیم گیری برای تعویض کانال موجود، نسخه های بهبود یافته ای پیشنهاد گردیده است که تعداد متوسط ایستگاههای منتخب بیشتری را نسبت به روشهای ساده ارائه می نمایند. ضمنا در روش مبتنی بر سطح آستانه پیشنهاد شده در این پایان نامه ‏‎(itb)‎‏، ایستگاههای منتخب بیشتری نسبت به نسخه بهبود یافته ‏‎rtb‎‏ حاصل گردیده است. سه راهکار پیشنهادی جدید برای بهبود الگوریتم ‏‎‏‎mpht‎‏ ارائه شده است و نتایج حاصل از شبیه سازیهای انجام شده نشان می دهند که الگوریتم ‏‎mpth‎‏ ای که از اولویت بندی توانی پیشنهاد شده استفاده می نماید نسبت به الگوریتم ‏‎mpth‎‏ معمول دارای معیارهای عملکردی مناسبتر، تعداد کمتر تصمیم گیریها و تعداد بیشتر ایستگاههای پایه منتخب می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق بیان می دارند که مستقل از مسیر حرکت واحد متحرک، روش ‏‎hys‎‏ کمترین مقدار ‏‎delay‎‏ و روش ‏‎itb‎‏ بیشترین تعداد متوسط ایستگاههای پایه منتخب و کمترین ‏‎out‎‏ را رائه می نماید. از طرفی با در نظر گرفتن جمیع معیارهای عملکردی، روشها ‏‎itb‎‏ و ‏‎hys‎‏ نسبت به تغییرات شرایط محیطی مقاومتر می باشند. بدین ترتیب الگوریتم تصمیم گیری برای تعویض کانال پیشنهادی باید ترکیبی از روشهای ‏‎hys‎‏ و ‏‎itb‎‏ باشد. در این پایان نامه سه الگوریتم ‏‎simple htb‎‏، ‏‎htb-and‎‏ و ‏‎htb-or‎‏ بصورت ترکیبی از روشهای مبتنی بر سطح آستانه و حاشیه هیستروزیس پیشنهاد گردیده و شبیه سازی شده اند. نتایج نشان می دهند که از این میان مناسبترین روش، الگوریتم ‏‎htb-or‎‏ می باشد. در پایان بمنظور بهبود فرایند تعویض کانال، اثر شیب تغییرات توان دریافتی و همچنین تغییرات ترافیکی ایستگاههای پایه مختلف مورد توجه قرار گرفته است. بر این اساس، سه نوع اولویت بندی مبتنی بر توان دریافتی واحد متحرک ناشی از ایستگاههای پایه مختلف، میزان تغییرات توان دریافتی واحد متحرک ناشی از ایستگاههای پایه مختلف و نیز تعداد کانالهای آزاد ایستگاههای پایه منتخب، پیشنهاد و شبیه سازی گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که الگوریتم پیشنهادی جامعه مبتنی بر این سه نوع اولویت بندی مصالحه ای مناسب بین فازهای تصمیم گیری و اجرا ایجاد می نماید.