سیستم همکاری در فروش سپیده

فصل اول

شبکه های حسگربی سیم2

چرا شبکه های حسگر؟2

تاريخچة شبكه هاي حسگر3

ساختار كلي شبكه حسگر بي سيم4

ساختمان گره6

ويژگي ها7

موضوعات مطرح7

•تنگناهاي سخت افزاري8

•توپولوژي8

•قابليت اطمينان8

•مقياس پذيري8

•قيمت تمام شده9

•شرايط محيطي9

•رسانه ارتباطي9

•توان مصرفي گره ها9

•افزايش طول عمر شبكه10

•ارتباط بلادرنگ و هماهنگي10

•امنيت و مداخلات11

عوامل پیش بینی نشده11

نمونه ی  پیاده سازی شده شبکه حسگر12

بررسي نرم ا فزارهاي شبيه سازي شبكه14

خصوصيات لازم براي شبيه سازهاي شبكه15

شبيه ساز NS(v2)16

معماري دروني NS16

مدل VuSystem16

شبيه ساز  OMNeT++17

شبیه ساز  Ptolemy II18

مدل سازی شبکه های بی سیم20

اجرای یک مدل پیش ساخته20

تغییر پارامترها22

ساختار یک مدل پیش ساخته23

•نمایش بصری(آیکون ها)23

•کانال ها26

•اکتور های  مرکب27

•کنترل اجرا28

•ساخت یک مدل جدید29

•به کارگیری اکتور plot39

قابلیت های مدل سازی41

•شبیه سازی رویداد گسسته41

•مدل های کانال42

•مدل های گره بی سیم42

•مثال هایی از قابلیت مدل سازی42

1.ساختار بسته ها42

2.اتلاف بسته ها42

3.توان باتری 43

4.اتلاف توان43

5.برخورد ها44

6.بهره آنتن دهی ارسال47

ساختار نرم افزار50

چند مثال و کاربرد54

فهمیدن تعامل (واکنش) در شبکه های حسگر54

نقایص شبکه های حسگر54

توانایی های توسعه یافته شبکه های حسگر54

طراحی ومدل کردن ناهمگن پتولومی54

مدل شبکه حسگر55

نمونه های ایجاد شده توسط نرم افزار55

•غرق سازی55

•مثلث بندی56

•نظارت بر ترافیک57

•گمشده جنگی در منطقه دشمن و تعقیب کننده58

•جهان کوچک60

فصل دوم

امنیت در شبکه های حسگر بی سیم61

مقدمه61

چالش های ایمنی حسگر63

استقرار نیرومند63

محیط مهاجم64

نایابی منبع64

مقیاس بزرگ64

حملات و دفاع64

لایه فیزیکی65

تراکم65

کوبش66

لایه اتصال67

برخورد67

تخلیه67

لایه شبکه68

اطلاعات مسیر یابی غلط68

عملیات انتخابی حرکت به جلو68

حمله چاهک69

حمله سایبیل69

حمله چاهک پیچشی69

حمله جریان آغازگر69

اعتبار و رمز گذاری70

نظارت70

پروب شدن71

فراوانی71

راه حل های پیشنهادی71

پروتکل های ارتباط71

معماری های مدیریت کلیدی75

LEAP75

LKHW75

پیش نشر کلیدی به صورت تصادفی76

Tiny PK76

نتیجه گیری77

فصل سوم

بهبود تحمل پذيري خطا در شبکه هاي حسگر بي سيم78

کارهاي انجام شده78

سازمان دهي گره ها و عملکرد سيستم79

روش پيشنهادي81

4     1 شبيه سازي دو روش83

4     2 ارزيابي83

نتيجه گيري84

فصل چهارم

مقاله انگلیسی SECURITY IN WIRELESS SENSOR NETWORKS96

منابع98

 مقدمه

   شبکه هاي حسگر بي سيم به عنوان يک فناوري جديد از پيشروترين فناوري هاي امروزي مي باشند. اين شبکه ها محدوديت ها، توانايي ها ,ويژگي ها، پيچيدگي ها و محيط عملياتي خاص خود را دارند که آنها را از نمونه هاي مشابه، همچون شبکه هاي  موردي متفاوت مي کند [ 1] .امروزه قابليت اطمينان و تحمل پذيري خطا در شبکه هاي حسگر، با درنظر گرفتن کيفيت بهتر يکي از زمينه هاي مهم تحقيقاتي است. دستيابي به اطلاعات با کيفيت با محدوديت هاي درنظر گرفته شده در هنگامي که خطا وجود دارد يکي از چالش هاي شبکه هاي حسگر است[ 2,3].

خطا در شبکه هاي حسگر به صورت يک رويداد طبيعي به شمار مي آيد و برخلاف شبکه هاي معمولي و سنتي يک واقعه ي نادر نيست. براي تضمين کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر ضروري است تا خطاها را تشخيص داده و براي جلوگيري از صدمات ناشي از بروز خطا، عمل مناسب را در بخش هايي که آسيب ديده اند انجام دهيم[ 4].

دو بخش مهم در تحمل پذيري خطا يکي تشخيص خطاو ديگري ترميم خطا است. در مرحله ي تشخيص خطا مهم اين است که بتوان با صرف هزينه ي کم و با دقت بالا به اين نتيجه رسيد که واقعا خطايي رخ داده است و گره هاي آسيب ديده را شناسايي نمود. در مرحله ي ترميم مهم است که پس از تشخيص خطا، بتوان گره هاي آسيب ديده را به وضعيتي که قبل از بروز خطا داشتند، رساند. در شبکه هاي حسگر تشخيص خطا مي تواند در مواردي همچون امنيت و کارايي به کار گرفته شود.

در اين مقاله با توجه به اهميت تشخيص خطا و کاربرد تحمل پذيري خطا در شبکه هاي حسگر و با توجه به مدل واقعه گرا براي جمع آوري داده ها در شبکه هاي حسگر، روشي جديد براي تشخيص خطا با توجه به ساختاري خوشه اي پيشنهاد شده است. هدف اصلي، بهبود و تشخيص درست گره هاي آسيب ديده در شبکه هاي حسگر است .

بخش هاي مختلف اين مقاله به صورت زير تقسيم بندي شده است. در بخش ۲ در مورد روش ها و کارهاي انجام شده براي افزودن تحمل      پذيري خطا در شبکه هاي حسگر توضيح داده مي شود. در بخش ۳ سازماندهي گره ها در ساختار خوشه اي و نحوه ي عملکرد آنها براي افزودن روش پيشنهادي توضيح داده مي شود. در بخش ۴ روش پيشنهادي توضيح داده مي شود و در انتها شبيه سازي و ارزيابي روش پيشنهادي و مقايسه ي آن با روش [ 4] انجام مي شود و بهبود روش پيشنهادي نسبت به اين روش نشان داده مي شود

فصل اول : شبکه های حسگر بی سیم

شبكه حسگر/كارانداز (حسگر)  شبكه اي است متشكل از تعداد زيادي گره كوچك. در هر گره تعدادي حسگر و/يا كارانداز وجود دارد. شبكه حسگر بشدت با محيط فيزيكي تعامل دارد. از طريق حسگرها اطلاعات محيط را گرفته و از طريق كار انداز ها واكنش نشان مي دهد. ارتباط بين گره ها بصورت بي سيم است. هرگره بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار میکند و نوعا از لحاظ فيزيكي بسيار كوچك است ودارای محدودیت هایی در قدرت پردازش, ظرفيت حافظه, منبع تغذيه, … می باشد. اين محدوديت ها مشكلاتي را بوجود مي آورد كه منشأ بسياري از مباحث پژوهشي مطرح در اين زمينه است. اين شبكه از پشته پروتكلي شبكه هاي سنتي  پيروي مي كند ولي بخاطر محدودیت ها و تفاوتهاي وابسته به كاربرد, پروتكل ها بايد باز نويسي شوند.

چرا شبکه های حسگر؟

     امروزه زندگی بدون ارتباطات بی سیم قابل تصور نیست.پیشرفت تکنولوژی CMOS و ایجاد مدارات کوچک و کوچکتر باعث شده است تا استفاده از مدارات بی سیم در اغلب وسایل الکترونیکی امروز ممکن شود.این پیشرفت همچنین باعث توسعه ریز حسگر ها شده است.این ریز حسگر ها توانایی انجام حس های بی شمار در کارهایی مانند شناسایی صدا برای حس کردن زلزله را دارا می باشند همچنین جمع آوری اطلاعات در مناطق دور افتاده ومکان هایی که برای اکتشافات انسانی مناسب نیستند را فراهم کرده است. اتومبیل ها می توانند از ریز حسگر های بی سیم برای کنترل وضعیت موتور, فشار تایرها, تراز روغن و… استفاده کنند.خطوط مونتاژ می توانند از این سنسورها برای کنترل فرایند مراحل طول تولید استفاده کنند.در موقعیت های استراتژیک ریز حسگرها می توانند توسط هواپیما بر روی خطوط دشمن ریخته شوند و سپس برای رد گیری هدف(مانند ماشین یا انسان) استفاده شوند. در واقع تفاوت اساسی این شبکه ها ارتباط آن با محیط و پدیده های فیزیکی است شبکه های سنتی ارتباط بین انسانها و پایگاه های اطلاعاتی را فراهم می کند در حالی که شبکه ی حسگر مستقیما با جهان فیزیکی در ارتباط است  با استفاده از حسگرها محیط فيزيكي را مشاهده کرده, بر اساس مشاهدات خود تصميم گيري نموده و عمليات مناسب را انجام می دهند. نام شبكه حسگر بي سيم يك نام عمومي است براي انواع مختلف كه به منظورهاي خاص طراحي مي شود. برخلاف شبكه هاي سنتي كه همه منظوره اند شبكه هاي حسگر نوعا تك منظوره هستند.در هر صورت شبکه های حسگر در نقاط مختلفی کاربرد دارند برخی از این کاربرد ها به صورت فهرست وار آورده شده است:

•              نظامی (برای مثال ردگیری اشیاء)

•              بهداشت(برای مثال کنترل علائم حیاتی)

•              محیط(برای مثال آنالیززیستگاه های طبیعی)

•              صنعتی(برای مثال عیب یابی خط تولید)

•              سرگرمی(برای مثال بازی مجازی)

•              زندگی دیجیتالی(برای مثال ردگیری مکان پارک ماشین)

تاريخچة شبكه هاي حسگر:

  در شكل (1) طرح ها و ايده هاي اوليه شبكه هاي حسگر نشان داده شده است.

 اگرچه تاريخچه شبکه های حسگر را به دوران جنگ سرد و ايده اوليه آن را به طراحان نظامي صنايع دفاع آمريكا نسبت مي دهند ولي اين ايده مي توانسته در ذهن طراحان ربات هاي متحرك مستقل يا حتي طراحان شبكه هاي بي سيم موبايل نيز شكل گرفته باشد.

ساختار كلي شبكه حسگر بي سيم:

      قبل از ارائه ساختار كلي ابتدا تعدادي از تعاريف کلیدی را ذكر مي كنيم.

حسگر : وسيله اي كه وجود شيئ  رخداد يك وضعيت يا مقدار يك كميت فيزيكي را تشخيص داده و به سيگنال الكتريكي تبديل مي كند. حسگر انواع مختلف دارد مانند حسگرهاي دما, فشار, رطوبت, نور, شتاب سنج, مغناطيس سنج و…

كارانداز : با تحريك الكتريكي يك عمل خاصي مانند باز و بسته كردن يك شير يا قطع و وصل يك كليد را انجام مي دهد

گره حسگر: به گره ای  گفته مي شود كه فقط شامل يك يا چند حسگر باشد.

گره كارانداز: به گره ای  گفته مي شود كه فقط شامل يك يا چند كارانداز باشد.

گره حسگر/كارانداز: به گره ای  گفته مي شود كه مجهز به حسگر و كار انداز باشد.

شبكه حسگر : شبكه اي كه فقط شامل گره هاي حسگر باشد. اين شبكه نوع خاصي از شبكه حسگر است. در كاربردهايي كه هدف جمع آوري اطلاعات و تحقيق در مورد يك پديده مي باشد كاربرد دارد. مثل مطالعه روي گردبادها.

میدان حسگر/کارانداز : ناحیه کاری که گره های شبکه حسگر در آن توزیع میشوند.

چاهک : گرهی که جمع آوری داده ها را به عهده دارد. و ارتباط بین گره های حسگر و گره مدیر وظیفه  را برقرار مي كند.

گره مدیر وظیفه: گرهی که یک شخصی بعنوان کاربريا مدیر شبكه از طریق آن با شبکه ارتباط برقرار میکند. فرامین کنترلی و پرس و جو ها  از اين گره به شبکه ارسال شده و داده های جمع آوری شده به آن بر میگردد

شبكه حسگر: شبكه اي متشكل از گره هاي حسگر و كار انداز يا حسگر/كارانداز است كه حالت كلي شبكه هاي مورد بحث مي باشد. به عبارت ديگر شبكه حسگر شبكه اي است با تعداد زيادي گره كه هر گره مي تواند در حالت كلي داراي تعدادي حسگر و تعدادي كارانداز باشد. در حالت خاص يك گره ممكن است فقط حسگر يا فقط كارانداز باشد. گره ها در ناحيه اي كه ميدان حسگر ناميده مي شود با چگالي زياد پراكنده مي شوند. يك چاهك پايش  كل شبكه را بر عهده دارد. اطلاعات بوسيله چاهك جمع آوري مي شود و فرامين از طريق چاهك منتشر مي شود. شكل(2) را ببينيد. مدیریت وظایف میتواند متمرکز یا توزیع شده باشد. بسته به اينكه تصميم گيري براي انجام واكنش در چه سطحي انجام شود دو ساختار مختلف خودكار و نيمه خودكار وجود دارد. که ترکیب آن نیز قابل استفاده است.

ساختار خودكار : حسگر هايي كه يك رخداد يا پديده را تشخيص مي دهند داده هاي دريافتي را به گره هاي كارانداز جهت پردازش و انجام واكنش مناسب ارسال مي كنند. گره هاي كارانداز مجاور با هماهنگي با يكديگر تصميم گيري كرده و عمل مي نمايند. در واقع هیچ کنترل متمرکزی وجود ندارد و تصمیم گیری ها بصورت محلی انجام میشود.شكل(3) را ببینید.

ساختار نيمه خودكار:  در اين ساختار داده ها توسط گره ها به سمت چاهك هدايت شده و فرمان از طريق چاهك به گره هاي كار انداز صادر شود. شكل(3) را مشاهده كنيد