سمینار کارشناسی ارشد شبكه‌های بی‌سیم حسگر

موضوع :

شبكه‌های بی‌سیم حسگر

كارشناسی ارشد

فهرست مطالب

نگاهی به شبكه‌های بی‌سیم حسگر

1.1-             مقدمه                                                                                                                                           9

1.2-             تاریخچة شبكه های حسگر                                                                                                          11

1.3-             ساختار كلی شبكه حسگر بی سیم                                                                                                12

1.4-             ویژگی‌های                                                                                                                                 16

1.5-             ویژگی‌های عمومی یك شبكه حسگر                                                                                          17

1.6-             ساختار ارتباطی شبکه‌های حسگر                                                                                                 19

1.7-             فاکتورهای طراحی                                                                                                                      20

1.7.1-              تحمل خرابی                                                                                                                 21

1.7.2-               قابلیت گسترش                                                                                                             21

1.7.3-               توپولوژی                                                                                                                     21

1.7.4-               تنگناهای سخت افزاری                                                                                                 22

1.7.5-               قابلیت اطمینان                                                                                                              22

1.7.6-               مقیاس پذیری                                                                                                               23

1.7.7-               هزینه تولید                                                                                                                   23

1.7.8-              رسانه ارتباطی                                                                                                                24

1.7.9-              توان مصرفی گره ها                                                                                                       24

1.7.10-            ارتباط بلادرنگ و هماهنگی                                                                                         24

1.7.11-            امنیت و مداخلات                                                                                                        25

1.7.12-            عوامل پیش بینی نشده                                                                                                  26

1.8-   نمونه ی  پیاده سازی شده شبکه حسگر                                                                                          27

1.8.1-   ذره ی میکا                                                                                                                      27

1.9-  کاربرد شبکه های بی سیم حسگر                                                                                                     29

1.9.1-  کشاورزی دقیق                                                                                                                  29

1.9.2-   مراقبت بهداشتی و پزشکی                                                                                                 30

1.9.3-  کنترل محیط                                                                                                                      30

1.9.4-  كاربردهای نظامی                                                                                                              30

1.10-   سیستم عامل                                                                                                                                 30

پروتکل های مسیریابی برای شبکه های بی سیم حسگر

2.1-   مقدمه                                                                                                                                            33

2.2-   انتشار و جمع آوری داده ها                                                                                                             34

2.3-   رقابت بر سر مسیریابی و نتایج طراحی در شبکه های بی سیم حس گر                                               36

2.3.1-   ویژگیهای متغیر از لحاظ زمانی و اندازه در شبکه                                                                36

2.3.2-    محدودیت منابع                                                                                                               37

2.3.3-   مدلهای داده ای برنامه های مبتنی بر سنسور                                                                         37

2.4-   استراتژیهای مسیریابی در شبکه های بی سیم                                                                                    38

2.5-   جوانب هدایت و مسیریابی                                                                                                              40

2.6-   تکنیک های مسیریابی WSN                                                                                                          43

2.6.1-   سیل آسا و انواع آن                                                                                                           44

2.6.2-   شایعه پراکنی و هدایت تک منظوره ی مبتنی بر عامل                                                          48

2.6.2.1-   هدف اصلی                                                                                                     48

2.6.2.2-    هدایت تصادفی                                                                                               49

2.6.2.3-    Walk های تصادفی                                                                                         49

2.6.3-   پروتکل های سنسور مبتنی بر مذاکره  (SPIN)                                                                   50

2.6.4-   خوشه سازی سلسله مراتبی کم مصرف از نظر انرژی : (LEACH)                                      56

2.6.5-  (PEGASIS) : Power Efficient Gathering in Sensor information Systems           59

2.6.6-   انتشار مستقیم                                                                                                                    63

2.6.7-    بخش مبتنی بر بازدهی انرژی                                                                                            66

2.6.8-    نمونه هایی از پروتکل تک منظوره                                                                                    69

2.6.9-    مسیریابی تک منظوره ی چند مسیر                                                                                   71

2.6.10-    انتشار و روتینک چند منظوره                                                                                          74

2.6.10.1-   حدود                                                                                                                74

2.6.10.2-   پروتکل های ساختار درختی منبع را می توان در چندین حالت ایجاد کرد            74

2.6.11-    پروتکل های ساختار درختی مبتنی بر هسته ی توزیع شده                                                 77

2.6.12-    پروتکل های مبتنی بر مش                                                                                              78

2.6.13-    مسیریابی جغرافیایی                                                                                                        79

2.6.13.1-   اصول روتینگ مبتنی بر وضعیت                                                                         80

2.6.13.2-   انتشار توزیع جغرافیایی                                                                                       82

2.6.13.3-   نگاهی دیگر                                                                                                      82

2.6.13.3.1-   استراتژیهای مسیریابی                                                                           83

2.6.13.3.2-   روش های هدایت                                                                                83

2.6.14-   گره های سیار                                                                                                                 86

2.6.14.1-   سینکهای سیار                                                                                                   86

2.6.14.2-   کلکتورهای دیتای سیار                                                                                      87

2.6.14.3-   نواحی سیار                                                                                                       88

مسیر یابی امن در شبکه های بی سیم سنسور: حملات و اقدامات متقابل

3.1-            مقدمه                                                                                                                                          89

3.1.1-         ادعاهای ما                                                                                                                         90

3.2-            پیش زمینه                                                                                                                                    91

3.3-            شبکه های جسگر در مقابل شبکه های بی سیم ad-hoc                                                                  95

3.4-            بیان مشکل                                                                                                                                   96

3.4.1-              فرضیات شبکه                                                                                                                96

3.4.2-   انواع تهدیدات                                                                                                                97

3.4.3-   اهداف امنیت                                                                                                                  98

3.5.              حملات روی مسیریابی شبکه های حسگر                                                                                    100

3.5.1-  استراق سمع، تغییر، یا تکرار اطلاعات مسیریابی                                                                 100

3.5.2-  ارسال انتخابی                                                                                                                  101

3.53-  حملات sinkhole                                                                                                            102

3.5.4-  حمله Sybil                                                                                                                     103

3.5.5- Wormhole ها                                                                                                                 104

3.5.6-  حمله HELLOflood                                                                                                      106

3.5.7-   Acknowledgement spoofing                                                                                    107

3.6-   حملات روی پروتکل های خاص شبکه های بی سیم حسگر                                                          107

3.6.1-   TinyOS beaconing                                                                                                     107

3.6.2-   ارسال با حداقل هزینه                                                                                                      111

3.6.3-   LEACH                                                                                                                       113

3.6.4-   Energy conserving topology maintenance                                                             114

3.6.4.1-  GAF                                                                                                                 114

3.6.4.2-   SPAN                                                                                                             115

اقدامات متقابل

3.7-   حملات خارجی و عملیات لایه پیوند                                                                                            118

3.7.1- حمله Sybil                                                                                                                      118

3.7.2-   حملات HELLO flood                                                                                                119

3.7.3-   حملات wormhole و sinkhole                                                                                    120

3.7.4-   استفاده از دانش سراسری                                                                                                120

3.7.5-   پخش عمومی تصدیق هویت شده و flooding                                                                 121

خلاصه اقدامات متقابل                                                                                                                            122

 نتیجه                                                                                                                                                     123

نگاهی به شبكه‌های بی‌سیم حسگر

1.1-           مقدمه

یك شبكه حسگر متشكل از تعداد زیادی گره‌های حسگری است كه در یك محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگری، از ‌قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امكان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم

از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم ‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصر به فرد شبکه‌های حسگری، توانایی همكاری و هماهنگی بین گره‌های حسگری است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مركز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یك سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی كه به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.

با اینكه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، تركیب صدها حسگر كوچك امكانات جدیدی را عرضه می‌كند. ‌در واقع قدرت شبكه‌های بی‌سیم حسگر در توانایی به‌كارگیری تعداد زیادی گره كوچك است كه خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یك سیستم به كار گرفته شوند.