عنوان

مقابله با گره‌های بدخواه در شبکه حسگر بی‌سیم با استفاده از الگوریتم‌های ازدحام ذرات و کلونی مورچگان

پ۲۵۸۱۷

per

مقابله با گره‌های بدخواه در شبکه حسگر بی‌سیم با استفاده از الگوریتم‌های ازدحام ذرات و کلونی مورچگان

بهنام سلطانی تقی دیزج

مهندسی برق و کامپیوتر

۱۴۰۰

۸۵ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی کامپیوتر گرایش رایانش امن

۱۴۰۰/۱۰/۱۴

شبکه‌های حسگر بی‌سیم، از مجموعه‌ای از گره‌ها حسگر تشکیل شده است. هر یک از این گره‌ها با سایر گره‌های موجود در شبکه می‌تواند ارتباط برقرار کند و داده‌های دریافتی از محیط را توسط خود یا به کمک سایر گره‌های موجود در شبکه به ایستگاه مرکزی ارسال کند. ازآنجایی‌که هر یک از این حسگرهای دارای محدودیت انرژی هستند و اغلب توسط یک باتری مرکزی کنترل می‌شوند. همچنین امکان تعویض باتری در بعضی شرایط برای این سنسورها به‌سختی امکان‌پذیر می‌شود. پس باید از روش‌های بهینه‌ای برای انتقال داده‌های حس شده از محیط تا ایستگاه مرکزی استفاده شود. به‌طوری‌که کمترین مصرف انرژی را داشته باشد و درعین‌حال باعث افزایش طول عمر شبکه شود. بدین منظور الگوریتم‌ها و روش‌های مختلفی برای افزایش طول عمر شبکه ارائه شده است که یکی از این روش‌ها خوشه‌بندی است. علاوه بر بحث انرژی و محدودیت‌های موجود در سنسورها یکی از چالش‌های مهم این شبکه محافظت از حملات موجود در این سرویس‌ها است. ازآنجایی‌که دسترسی به گره‌های این شبکه نسبت به شبکه‌های با سیم راحت‌تر است پس بیشتر در معرض حملات هستند. یکی از تهدیدات موجود، وجود گره‌های بدخواه در این شبکه است. این گره‌های مخرب به روش‌های گوناگون می‌توانند در شبکه اختلال ایجاد کنند و باعث اختلال در کارکرد جزء یا کلی از شبکه شوند. به‌خاطر این موضوع باید راه کارهایی استفاده شود که با چنین گره‌های مخرب در این‌گونه شبکه‌ها برخورد شود. از رایج‌ترین حملاتی که در این نوع شبکه‌ها وجود دارد می‌توان به حملات سیاه‌چاله اشاره کرد که در آن گره مخرب پس از دریافت بسته به‌جای هدایت این بسته آنها را دور ریخته و از هدایت بسته خودداری می‌کند. برای همین مکانیزمی باید اعمال شود که با درنظرگرفتن انرژی و تشخیص گره‌های مخرب در شبکه داده‌های دریافتی از حسگرها را به ایستگاه مرکزی هدایت کند. در این تحقیق برای کاهش مصرف انرژی و همچنین مقابله با گره‌های مخرب از ترکیب الگوریتم‌های بهبود‌یافته ازدحام ذرات و همچنین کلونی مورچگان به ترتیب برای خوشه‌بندی و مسیریابی استفاده شده است. در قسمت خوشه‌بندی برای تشکیل خوشه از معیارهای فاصله، انرژی و همچنین درجه اعتماد استفاده شده است. برای قسمت مسیریابی که متشکل از مسیریابی درون خوشه‌ای (مسیریابی از گره‌ عضو خوشه تا سرخوشه) و برون خوشه‌ای (مسیریابی از سرخوشه تا ایستگاه مرکزی) از دو تابع هدف میانگین انرژی و میانگین درجه اعتماد برای فرآیند کشف مسیر استفاده شده است. در نهایت الگوریتم پیشنهادی با پایتون پیاده‌سازی شده و بهبود عملکرد آن نسبت به روش‌های قبلی با مقایسه نتایج حاصل، نشان داده خواهد شد

Wireless sensor networks comprise a set of sensor nodes. Each of these nodes can communicate with other nodes in the network and send received data from the environment by itself or, with the help of other nodes in the network, to the base station. Since each of these sensors has energy limitations and is often controlled by a central battery. It is also difficult to replace the battery in some situations for these sensors. So, optimal methods should be used to transfer sensed data from the environment to the base station to have the lowest energy consumption and increase the life of the network at the same time. For this purpose, various algorithms and methods have been proposed to increase the life of the network, one of which is clustering. Besides discussing the energy and limitations of sensors, one of the major challenges of this network is to protect against attacks in these services. Because nodes in this network are easier to access than wired networks, they are more vulnerable to attack. One of the existing threats is the existence of malicious nodes in this network. These malicious nodes can disrupt the network in a variety of ways, disrupting part or all of the network. Because of this, solutions must be used to deal with such malicious nodes in such networks. One of the most common attacks in this type of network is black hole attacks, in which the malicious node, after receiving the packet, instead of directing the packet, drops the packets. For this reason, a mechanism must be applied to direct the data received from the sensors to the base station, taking into account the energy and detecting malicious nodes in the network. In this research, to reduce energy consumption and also to deal with destructive nodes, a combination of improved particle swarming algorithms and ant colony has been used for clustering and routing, respectively. In the clustering section, the criteria of distance, energy, and also degree of trust have been used to form the cluster. For the routing part, which consists of intra-cluster routing (routing from a cluster member to cluster) and inter-cluster routing (cluster to base station), the two objective functions of average energy and average trust are used for the path discovery process. Finally, the proposed algorithm implemented with Python and its performance improvement compared to previous methods will be shown by comparing the results

Mitigating Malicious Nodes in Wireless Sensor Networks Using Particle Swarm and Ant Colony Algorithm

سلطانی تقی دیزج‏

‏ بهنام

تهيه کننده

‏فرزین وش

‏محمد خانی

‏ لیلی

‏ لیلی

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز