پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود مقاله کاهش میزان نفوذپذیری گره‌های ناشناس با طراحی یک واحد امنیتی در شبکه حسگرهای بیسیم
چکیده
در شبکه‌های بیسیم که از سیگنال‌های رادیویی جهت تبادل اطلاعات استفاده می کنند. با استفاده از این سیگنال‌ها نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی نه‌چندان قدرتمند این شبکه‌ها، خود را به عنوان عضوی از این شبکه‌ها جازده و در صورت تحقق این امر، امکان دست‌یابی به اطلاعات حیاتی، حمله به سرویس‌دهنده‌گان سازمان و مجموعه، تخریب اطلاعات، ایجاد اختلال در ارتباطات گره‌های شبکه با یکدیگر، تولید داده‌های غیرواقعی و گمراه‌کننده، سوءاستفاده از پهنای باند مؤثر شبکه و دیگر فعالیت‌های مخرب توسط گره‌های نفوذگر فراهم می شود. بر همین اساس در این مقاله روشی برای افزایش امنیت در شبکه حسگرهای بیسیم با طراحی یک واحد امنیتی برای سرخوشه ارائه شده است، که نفوذپذیری گره‌های مزاحم ناشناس به گره‌های حسگر که اطلاعات را به سرخوشه ارسال می کنند، کاهش می دهد. واحد امنیت با بکارگیری شیفت رجیسترهای بازخور(LFSR)، کلیدی را برای هر گره در نظر می‌گیرد، تا هر گره داده خود را با آن کلید رمز کرده و به گره بعدی ارسال کند. با این روش ضریب امنیت برای شبکه‌هایی با فعالیت ویژه و وظایف حساس افزایش خواهد یافت.
کلمات کلیدی
شبکه حسگرهای بیسیم، سرخوشه، شیفت رجیسترهای بازخور خطی، واحد امنیتی.
1 – مقدمه
پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه‌های حسگر بیسیم شده‌اند .[1] یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگری است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگری، از قبل تعیین شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد، که بتوانیم آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم[2].
یکی از خصوصیت‌های منحصر به فرد شبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگری است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند. ترکیب صدها و یا هزاران حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. در واقع قدرت شبکه‌های حسگر بیسیم در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند[3]. با این توصیفات امنیت در این شبکه‌ها امری ضروری است.
شبکه‌های بی سیم با استفاده از سیگنال‌های رادیویی جهت تبادل اطلاعات عمل می کنند. که نفوذگران و یا گره‌های ناشناس با استفاده از این سیگنال‌ها قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی این شبکه‌ها، خود را به عنوان عضوی از این شبکه‌ها جازده که منجر به دست‌یابی غیرمجاز به اطلاعات حیاتی، حمله به سرویس‌دهنده‌گان سازمان و مجموعه، تخریب اطلاعات، ایجاد اختلال در ارتباطات گره‌های شبکه با یکدیگر، تولید داده‌های غیرواقعی و گمراه‌کننده، سوءاستفاده از پهنای باند مؤثر شبکه و دیگر فعالیت‌های مخرب وجود دارد. بر همین اساس در این مقاله روشی برای افزایش امنیت در شبکه حسگرهای بیسیم با طراحی یک واحد امنیتی برای سرخوشه ارائه شده است، که نفوذپذیری گره‌های مزاحم ناشناس به گره‌های حسگر که اطلاعات را به سرخوشه ارسال می کنند، کاهش می یابد. این واحد امنیت با بکارگیری شیفت رجیسترهای بازخور(LFSR)، کلیدی را برای هر گره در نظر می گیرد، تا هر گره داده خود را با آن کلید رمز کرده و به گره بعدی ارسال کند. این روال ادامه می یابد تا داده به سرخوشه برسد. در نهایت تنها شناسه گره اول و گره ماقبل سرخوشه به همراه داده رمز شده به سرخوشه ارسال می شود. سرخوشه با استفاده از جدول مسیر بهینه و جدول مشخصه گره‌ها قادر به رمزگشایی داده مربوطه است، تا آن را به ایستگاه پایه ارسال کند. با پیاده سازی این روش ضریب امنیت برای شبکه حسگرهای بی سیم افزایش می یابد.
ساختار این مقاله بدینصورت سازماندهی شده است قسمت 2 با شبکه حسگرهای بیسیم مبتنی بر سرخوشه آشنا می شویم. در قسمت 3 به بررسی LFSR ها و ویژگی های آنها مورد بررسی قرار می گیرد، و در قسمت 4 هم طرح پیشنهادی جهت افزایش امنیت در شبکه‌های حسگر بیسیم ارائه می گردد.
2–شبکه‌های حسگر بیسیم مبتنی بر سرخوشه
شبکه حسگر متشکل از گره‌هایی است که با محدودیت انرژی مواجه هستند. بنابراین نگهداری انرژی مصرفی در ارتباط با گره‌های ناظر با آرایش‌بند‌ی‌های چندتایی و تکنولوژی‌های مسیریابی با آگاهی از میزان انرژی در مقاله‌های دیگر پیشنهاد شده است[5,6]. این تکنولوژی ها سرباری را تحمیل می کنند. برای جلوگیری از چنین سربارهایی و مصرف انرژی نامتعادل، تعدادی گره‌هایی با انرژی بالا که سرخوشه نامیده می شوند، در شبکه مستقر می شوند. این گره‌ها گروهی از حسگرها را در سیستم برای شکل‌گیری خوشه‌های متمایز و مدیریت این خوشه‌ها بکار می گیرند[1]. همچنین در این مقاله نیز جهت بالا بردن امنیت تبادل اطلاعات، صحت داده‌های ارسالی را بررسی می نماییم.
|
|||
شکل (1): خوشه بندی شبکه حسگرها با سرخوشه‌های چندتایی
بر اساس شکل (1) خوشه‌ها بر اساس این که روی کدام سرخوشه قرار گرفته، شکل می‌گیرد و ارتباط بین آنها به فاصله‌شان بستگی دارد[8]. هر حسگر فقط به یک سرخوشه متعلق است و ارتباط با ایستگاه پایه از طریق سرخوشه هر خوشه صورت می‌گیرد. در قسمت 4 طرح پیشنهادی واحد امنیت برای سرخوشه را خواهیم دید تا اطلاعات ارسالی به ایستگاه پایه حدالمقدور مطمئن باشد.
3 – شیفت رجیسترهای بازخور خطی ([i]LFSR)
اجزاء تشکیل دهنده شیفت رجیستر بازخور، تابع بازخور[ii] و شیفت رجیستر می‌باشند. شیفت رجیستر عبارتست از تعدادی عنصر تأخیری که در کنار هم چیده شده‌اند و هر کدام قابلیت ذخیره‌سازی یک بیت را دارد. و دارای یک ورودی و یک خروجی می‌باشد. طول یک شیفت رجیستر برحسب بیت حساب می‌شود و شامل تعداد بیت‌هایی است که می‌توانند در شیفت رجیستر قرار بگیرند. اگر یک شیفت رجیستر n بیتی نامیده شود به این معناست که n عنصر تأخیری (0و1و2و… و 1ـn) در کنار هم قرار گرفته‌اند. با وجود n بیت در داخل شیفت رجیسترها، در هر واحد زمانی یک بیت به عنوان خروجی درنظر گرفته می‌شود. شکل(2) نمای کلی یک شیفت رجیستر بازخور را نشان می دهد.
1- Linear Feedback Shift Register
2 – Feedback Function
3- Node Capture attack
4- Temper-proof hardware
5- Sink
| فرمت فایل: Word (قابل ویرایش) 4 صفحه + پاورپوینت ارائه در 14 اسلاید |
| تعداد صفحات: 4 |
| حجم: 2.28 مگابایت |