ارائه یک رویکرد مدیریت اعتماد دو لایه در شبکه‌های حسگر بی‌سیم تعریف‌شده بر مبنای نرم‌افزار

سامانه‌های پردازشی و ارتباطی چندرسانه‌ای هوشمند

مقاله 4، دوره 2، شماره 3 - شماره پیاپی 5، مهر 1400، صفحه 37-51   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

نوید محمد عبادتی اصفهانی¹؛ مهرداد آشتیانی^{* 2}؛ نسرین حمزه لو³

¹دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده کامپیوتر، تهران، ایران

²استادیار دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده کامپیوتر، تهران، ایران

³دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین، دانشکده کامپیوتر، قزوین، ایران

چکیده

در شبکه‌های حسگر بی‌سیم نرم‌افزارمحور، امنیت و انرژی دو مسأله حیاتی هستند. ولی، پژوهش‌های کمی این دو جنبه را به طور همزمان ارائه کرده‌اند. با استقرار گسترده شبکه‌های حسگر و کاربرد این شبکه، مسائل امنیتی و مدیریت اعتماد، تبدیل به یک نگرانی اساسی می‌شود. در این تحقیق به بررسی چالش‌های امنیتی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم مبتنی بر نرم‌افزار تعریف‌شده پرداخته شده است. در این پژوهش به حسگرهایی پرداخته‌شده که برای حفظ انرژی خود، به گره خودخواه تبدیل شده و از دریافت و یا ارسال داده‌ها خودداری می‌کنند. اعتماد به این گونه گره‌ها از طریق چهار معیار صداقت، صمیمیت، انرژی و تواضع مورد بحث قرار گرفته است. در این راستا، از ترکیب دو الگوریتم k-means و kNN، خوشه‌بندی بر اساس تعداد حسگرهای به کار گرفته‌شده توسط شبکه تعریف‌شده نرم‌افزاری، انجام و سپس مسیریابی بهینه بر اساس مصرف انرژی و با اولویت اعتماد صورت می‌پذیرد. سپس شبیه‌سازی در سه سناریو تعریف شده‌ ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ حسگر توزیع‌شده به صورت اتفاقی پیاده‌سازی شده است. همچنین برخی از روش‌های ایمن برای دستیابی به امنیت در شبکه‌های حسگر بی‌سیم توضیح داده شده و در آخر رویکرد یکپارچه پیشنهادی مبتنی بر اعتماد برای تأمین امنیت شبکه‌های حسگر ارائه گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی با توجه به ایجاد اعتماد، توانسته مصرف انرژی بهینه‌ای نیز داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

شبکه‌های حسگر بی‌سیم؛ شبکه‌های نرم‌افزار محور؛ اعتماد؛ امنیت

مراجع

Yick, J., B. Mukherjee, and D. Ghosal, Wireless sensor network survey. Computer networks, 2008.52(12): p. 2292-2330.

Yaeghoobi SB, K., M. Soni, and S. Tyagi, A Survey Analysis of Routing Protocols in Wireless Sensor Networks. International Journal of Engineering and Technology (IJET), 2015.

McKeown, N.J., How SDN will shape networking. Open Networking Summit, 2011.

Kirkpatrick, K., Software-defined networking. Journal of Communications of the ACM, 2013. 56(9): p. 16-19.

Tang, M., et al. Coverage optimization algorithms based on voronoi diagram in software-defined sensor networks. in Wireless Communications & Signal Processing (WCSP), 2016 8th International Conference on. 2016. IEEE

Christin, D., et al. Wireless sensor networks and the internet of things: selected challenges. in Proceedings of the 8th GI/ITG KuVS Fachgespräch Drahtlose sensornetze. 2009.

Curtis, A.R., et al. DevoFlow: scaling flow management for high-performance networks. in ACM SIGCOMM Computer Communication Review. 2011. ACM.

Mahmood, M.A., W.K. Seah, and I.J.C.N. Welch, Reliability in wireless sensor networks: A survey and challenges ahead. 2015. 79: p. 166-187.

Nunes, B.A.A., et al., A survey of software-defined networking: Past, present, and future of programmable networks. IEEE Communications Surveys Tutorials, 2014. 16(3): p. 1617-1634.

Luo, T., H.-P. Tan, and T.Q. Quek, Sensor OpenFlow: Enabling software-defined wireless sensor networks. IEEE Communications letters, 2012. 16(11): p. 1896-1899.

Fernandez, M.P. Comparing openflow controller paradigms scalability: Reactive and proactive. in Advanced Information Networking and Applications (AINA), 2013 IEEE 27th International Conference on. 2013. IEEE.

Anastasi, G., et al., Energy conservation in wireless sensor networks: A survey. 2009. 7(3): p. 537-568.

Mostafaei, H. and M.S. Obaidat. A Greedy Overlap-Based Algorithm for Partial Coverage of Heterogeneous WSNs. in GLOBECOM 2017-2017 IEEE Global Communications Conference. 2017. IEEE.

Yaeghoobi, K.S., M. Soni, and S. Tyagi, Schedule communication routing approach to maximize energy efficiency in wireless body sensor networks. Smart Structures System, 2018. 21(2): p. 225-234.

Wang, J., et al., Software defined network routing in wireless sensor network, in Cloud Computing, Security, Privacy in New Computing Environments. 2016, Springer. p. 3-11.

Abdolmaleki, N., et al., Fuzzy topology discovery protocol for SDN-based wireless sensor networks. Simulation Modelling Practice Theory, 2017. 79: p. 54-68.

Lee, S.H., et al. Wireless sensor network design for tactical military applications: Remote large-scale environments. in Military communications conference, 2009. MILCOM 2009. IEEE. 2009. IEEE.

Kreutz, D., et al., Software-defined networking: A comprehensive survey. Proceedings of the IEEE, 2015. 103(1): p. 14-76.

Silva, R., J.S. Silva, and F. Boavida, Mobility in wireless sensor networks–survey and proposal. Computer Communications, 2014. 52: p. 1-20

Yu, H., et al. Energy Efficient Routing Algorithm Using Software Defining Network for WSNs via Unequal Clustering. in International Conference on Geo-Informatics in Resource Management and Sustainable Ecosystems. 2016. Springer.

Gong, N. and X. Huang. Reliability Analysis of Software Defined Wireless Sensor Networks. 2016. Singapore: Springer Singapore.

Duan, Y., et al., A methodology for reliability of WSN based on software defined network in adaptive industrial environment. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 2018. 5(1): p. 74-82.

Gante, A.D., M. Aslan, and A. Matrawy. Smart wireless sensor network management based on software-defined networking. in 2014 27th Biennial Symposium on Communications (QBSC). 2014.

Jiang, J., et al., A trust cloud model for underwater wireless sensor networks. 2017. 55(3): p. 110-116.

Tajeddine, A., et al., CENTERA: a centralized trust-based efficient routing protocol with authentication for wireless sensor networks. 2015. 15(2): p. 3299-3333.

Wang, R., et al., ETMRM: An Energy-efficient Trust Management and Routing Mechanism for SDWSNs. Computer Networks, 2018. 139: p. 119-135.

Galluccio, L., et al. SDN-WISE: Design, prototyping and experimentation of a stateful SDN solution for WIreless SEnsor networks. in 2015 IEEE Conference on Computer Communications (INFOCOM), . 2015. IEEE.

Lantz, B., B. Heller, and N. McKeown. A network in a laptop: rapid prototyping for software-defined networks. in Proceedings of the 9th ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Networks. 2010. ACM.

Charles, A.J. and P. Kalavathi, QoS Measurement of RPL using Cooja Simulator and Wireshark Network Analyser. 2018.

Valenti, S., et al. A low cost wireless sensor node for building monitoring. in 2018 IEEE Workshop on Environmental, Energy, and Structural Monitoring Systems (EESMS). 2018. IEEE.

de Oliveira, B.T. and C.B. Margi. Distributed control plane architecture for software-defined Wireless Sensor Networks. in Consumer Electronics (ISCE), 2016 IEEE International Symposium on. 2016. IEEE.

Kumar.G, Mehra.H, R Seth.A, N.HemavathiS.Sudha.P. An Hybrid ClusteringAlgorithm for OptimalClusters in Wireless Sensor Networks  Conference on Electrical, Electronics and Computer Science.2014.

CodeProject users worldwide 2016, URL: https://www.codeproject.com/Articles/606364/Wireless-Sensor-Network-Localization-Simulator-v2, Access Date: 17 Jun 2013.