بخشی از مقاله
چکیده
شبکه های موردی سیار - MANET - علی رغم داشتن مزایایی چون عدم نیاز به زیر ساخت از پیش تعیین شده، مدیریت مرکزی با نگرانی های زیادی همچون وقوع حمله کرمچاله مواجه هستند.در این حمله دو گره مهاجم با ایجاد یک تونل خصوصی خود را بعنوان نزدیکترین مسیر به گره مقصد اعلام می کنند که گره های شبکه در ارسال بسته ها این مسیر را بعنوان مسیر میانی خود انتخاب می کنند.
در نتیجه این گرهها بسته های دریافتی را به جای ارسال به مقصد، حذف می نمایند. طرح پیشنهادی طی سه مرحله افزونگی مسیر، تجمیع مسیر و محاسبه ی زمان رفت و برگشت - RTT - کار می کند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده کارایی بالاترروش پیشنهادی DSR امن در مقایسه با پروتکل DSR تحت حمله از نظر نرخ تحویل بسته، توان عملیاتی، تعداد بسته های گم شده و تاخیر انتها به انتها است.
-1 مقدمه
تکنولوژی بیسیم به کاربران امکان دسترسی به اطلاعات را بدون در نظر گفتن موقعیت جغرافیایی آنهامی دهد. این تکنولوژی به دلیل کاربردهای فراوانی که در زمینه ارتباطات شبکهای دارد، در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از زمینه های کاری مهم شبکههای متحرک شبکههای موردی هستند. شبکههای موردی به شبکههای آنی و یا موقت گفته میشود که برای یک منظور خاص به وجود میآیند.
در شکل 1 ساختار یک شبکه موردی نمونه آورده شده است. دایرههای کوچک، نشان دهنده گرههای بیسیم میباشند. هر دایره بزرگ نشان دهنده برد مفید یک گره است. بدین معنا که هر گره دیگری که در این فاصله قرار داشته باشد، میتواند دادههای ارسالی این گره را دریافت کرده و آنها را از نویزهای محیطی تمییز دهد. برای راحتی کار، این شبکه را با یک گراف متناظر آن نشان میدهند. یالهای گراف بدین معنا هستند که دو رأس آن در فاصلهای با یکدیگر قرار دارند که میتوانند پیام های یکدیگر را دریافت کنند. در واقع گرههایی که در فاصله برد مفید یک گره قرار دارند، در نمایش گرافی، با یک یال به آن متصل میشوند.
شکل : 1 ساختار یک شبکه موردی
شبکههای موردی سیار با مشکلات متعددی در زمینه مصرف توان و ارتباط مطمئن مواجه هستند. به دلیل سیار بودن گرهها، توان گرهها توسط باتری تأمین می شود، لذا در مصرف توان گرهها بایستی صرفه جویی انجام شود. به عبارتی میتوان گفت میزان مصرف انرژی در این شبکهها یک فاکتور مهم محسوب می شود؛ زیرا باتریای که توسط هر گره متحرک حمل میشود مقدار انرژی محدودی دارد که این محدودیتهای انرژی و توان پردازش موجب میگردد سرویسها و کاربردهایی که توسط هر گره ارائه میشود محدود شود - چن و ونگ ، - 2011
-2 بیان مسئله
شبکههای موردی سیار، شبکههایی متشکل از دستگاههای بیسیمی هستند که در کنار هم یک شبکه با قابلیت خودسازماندهی را به وجود میآورند. این شبکهها دارای هیچ زیرساختار ارتباطی ثابتی نیستند. از آنجا که محدوده ارسال واسطهای بیسیم محدود است، ارتباطات در این نوع شبکهها وابسته به گرههای میانی است. در این شبکه ها هر گره در شبکه نقش یک مسیریاب را نیز ایفا میکند . همچنین، همبندی شبکهدائماً در حال تغییر است. علت این تغییر، سیار بودن گرههای شبکه است. علاوه بر این، گره های جدیدی ممکن است در هر لحظه به شبکه اضافه، و یا گرههائی از شبکه حذف شوند و یا اینکه بعضی از گره ها خود را به حالت خاموش در آورند. هیچ کنترل مرکزی ثابتی برای پشتیبانی پیکربندی شبکه و یا باز پیکربندی شبکه وجود ندارد.
در نتیجه مهمترین ویژگی این شبکهها وجود یک توپولوژی پویا و متغیر است که ناشی از تحرک گرهها می باشد. نتیجه آن است که این شبکه ها نیاز به پروتکل های مسیریابی دارند که توانایی سازگاری با این تغییرات را داشته باشند. همچنین ماهیت بیسیم این شبکهها آن را در برابر انواع حملات آسیبپذیر می نماید و لذا طراحی مکانیزم ایمنی مناسب در این نوع شبکهها ضروری به نظر میرسد. در بین انواع حملات در شبکههای موردی سیار، حمله کرمچاله1 یکی از خطرناکترین حملات2 بشمار می رود
. حمله کرمچالهمعمولاً توسط دو گره مخرب3 یا بیشتر انجام میشود. دو گره مخرب در جاهای مختلف اقدام به ارسال و دریافت پیام مسیریابی به همدیگر از طریق کانال مجزا میکنند. در این روش، اگرچه دو گره مخرب دور از همدیگر قرارگرفته باشند، اما به نظر میرسد در محدوده ارتباطی یک گام4 همدیگر هستند. بنابراین، مسیر عبوری از طریق گره های مخرب به احتمال زیاد کوتاهتر از سایر مسیرها به نظر میرسد. گرههای کرمچاله میتوانند به آسانی اطلاعات مسیر از گره مبدأ به گره مقصد را بربایند و سپس بستههای ارسالی از این مسیر را به صورت انتخابی حذف5 کنند.
-3 پروتکل مسیریابی DSR
پروتکل 6 DSR، از جمله پروتکلهای مبتنی بر نیاز است. این پروتکل از مسیریابی مبدأ 7 استفاده می کند که در آن مبدأ باید پیش از ارسال هر بسته مسیر کامل به سمت مقصد را بداند. به عبارتی هر بسته داده در سرایند خود لیست گره هایی را حمل می کند که باید برای رسیدن به مقصد خود، از آن ها عبور کند. هنگامی که یک گره چنین بسته داده ای را دریافت می کند، ابتدا بررسی می نماید که آیا مقصد آن بسته است. چنانچه آن گره مقصد بسته داده نباشد، اگر شناسه آن در لیست حمل شده در آن بسته وجود داشته باشد بسته را به سمت گره بعدی موجود در لیست مذکور ارسال می کند.
در پروتکل DSR چنین مسیری از حافظه مسیریابی مبدأ بسته استخراج می گردد. در صورتی که در حافظه مسیریابی مبدأ، مسیر مناسبی یافت نشود، این گره با استفاده از مکانیزم کشف مسیر DSR به طور پویا، مسیر به سمت مقصد را کشف می کند. مکانیزم کشف مسیر به این صورت است که گره مبدأ یک بسته به نام بسته درخواست مسیر - RREQ - 8 تولید کرده و در آن گره مبدأ و مقصد را مشخص می کند و این بسته را به وسیله الگوریتم سیل آسا9 ارسال می کند.
هر گره با دریافت یک بسته RREQ ، در صورتی که مسیر مقصد را نداند، نام خود را به لیست بسته اضافه کرده و آن را به صورت پخش همگانی ارسال می کند. بدین ترتیب وقتی این بسته به مقصد می رسد، یک بسته حاوی اطلاعات گره های مسیر و ترتیب آنها در دست گره مقصد وجود دارد. گره مقصد یک بسته پاسخ - RREP - 10 ، ایجاد کرده و آن را از طریق گره های مسیر لیست موجود در سرآیند11بسته RREQ برمی گرداند. گره های میانی نیز از روی لیست موجود می دانند که بسته را می بایست برای چه کسی ارسال نمایند. بنابراین بسته مسیر را به صورت برعکس طی می کند تا به گره مبدأ برسد.
این روش اگرچه روش خوبی است وحتماً به جواب می رسد ولی بار شبکه را بالا می برد و پهنای باند زیادی را مصرف میکند. زیرا بسته هایی با سرآیند های بزرگ در شبکه منتقل می شوند افزایش حجم سرآیندها با افزایش فاصله گره مبدأ و مقصد زیاد می شود. این افزایش حجم به دلیل قرار گرفتن نام عناصر میانی شبکه در سرآیند بسته است. بعد از این دیگر فرستنده داده می تواند مسیر مقصد را در سرآیند داده ارسالی قرار دهد تا گره های میانی از طریق این مسیر، بدانند که باید بسته را به چه کسی ارسال نمایند .به همین دلیل است که این الگوریتم را مسیریابی پویای مبدأ می نامند. علاوه بر مکانیزم کشف مسیر، DSR دارای مکانیزم نگهداری مسیر نیز هست که با استفاده از آن به مبدأ امکان می دهد از بین رفتن مسیرهای مورد استفاده خود را تشخیص دهد.
