بخشی از مقاله
چکیده
شبکه های حسگر بیسیم یک انقلاب در درک اطلاعات با توان پایین هزینه کم، ویژگی های توزیع شده و ویژگی خود سازماندهی به ارمغان آورده است. شبکه های حسگر بیسیم، یکی از انواع سیستمهای توزیع شده میباشد که در سالهای اخیر مورد توجه پژوهشگران مختلفی قرار گرفته است . این شبکه ها متشکل از ده ها، صدها و یا حتی هزاران حسگر است که به صورت بیسیم و با فاصله از یکدیگر در محیط تعبیه میشوند، به گونه ای که با یکدیگر در ارتباط بوده و وظیفه کشف و جمع آوری اطلاعات محیطی و انتقال آن اطلاعات به یک مرکز نظارتی را برعهده دارند.
از آنجایی که شبکه های حسگر بی سیم خصوصیات و کاربردهای خاصی دارند، در این مقاله به کاربردهای آنها اشاره کرده ایم . همچنین شبکه های Ad-hoc که به شبکه های آنی و یا موقت گفته می شود و برای یک منظور خاص به وجود آمده اند و نوعی شبکه های حسگر بیسیم محسوب می شوند بخش اصلی این مقاله را به خود اختصاص داده است.
همچنین به معرفی برخی از پروتکلهای امن که در شبکه های Ad-hoc برای برقراری مسیریابی و نگهداری امن از آنها استفاده می شود، پرداخته شده و همچنین شبکه های Ad-hoc نیز مانند بسیاری از شبکه های بی سیم و سیمی برای انجام و کارکرد صحیح اعمال شبکه که شامل مسیریابی، جلورانی بسته های داده، نگهداری و به روز رسانی اطلاعات مسیریابی است، به امنیت نیازمند هستند. که ما در مورد امنیت این شبکه نیز بحث خواهیم کرد.
-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 بیسیم حسگرWSN1 شدهاند. 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.
- , Wiley et al - 2007لزوماً مکان قرار گرفتن گرههای حسگری، از قبلتعیینشده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان 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 الگوریتمهای شبکههای حسگری باید دارای تواناییهای خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیتهای منحصر به فرد شبکههای حسگری، 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. با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه میکند. در واقع قدرت شبکههای بیسیم حسگر 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. - Ian F et al , 2010 -
-2 شبکه های حسگر بی سیم
شبکه حسگر شبکه ای است متشکل از تعداد زیادی گره کوچک. در هر گره تعدادی حسگر و/یا کارانداز وجود دارد. شبکه حسگر بشدت با محیط فیزیکی تعامل دارد. از طریق حسگرها اطلاعات محیط را گرفته و از طریق کار انداز ها واکنش نشان می دهد. ارتباط بین گره ها بصورت بی سیم است. هرگره بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار میکند و نوعا از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک است ودارای محدودیت هایی در قدرت پردازش, ظرفیت حافظه, منبع تغذیه, ... میباشد.
این محدودیت ها مشکلاتی را بوجود می آورد که منشأ بسیاری از مباحث پژوهشی مطرح در این زمینه است. این شبکه از پشته پروتکلی شبکه های سنتی پیروی می کند ولی بخاطر محدودیت ها و تفاوتهای وابسته به کاربرد, پروتکل ها باید باز نویسی شوند. - Wiley - et al , 2007 پیشرفتهای اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه های کوچک از یک سو و توسعه فناوری ارتباطات بی سیم از سوی دیگر زمینه ساز طراحی شبکه های حسگر بی سیم شده است.
تفاوت اساسی این شبکه ها ارتباط آن با محیط و پدیده های فیزیکی است شبکه های سنتی ارتباط بین انسانها و پایگاه های اطلاعاتی را فراهم میکند در حالی که شبکه ی حسگر مستقیما با جهان فیزیکی در ارتباط است با استفاده از حسگرها محیط فیزیکی را مشاهده کرده, بر اساس مشاهدات خود تصمیم گیری نموده و عملیات مناسب را انجام می دهند. نام شبکه حسگربی سیم یک نام عمومی است برای انواع مختلف که به منظورهای خاص طراحی می شود. برخلاف شبکه های سنتی که همه منظوره اند شبکه های حسگر نوعا تک منظوره هستند.
در صورتی که گره ها توانایی حرکت داشته باشند شبکه می تواند گروهی از رباتهای کوچک در نظر گرفته شود که با هم بصورت تیمی کار می کنند و جهت مقصد خاصی مثلا بازی فوتبال یا مبارزه با دشمن طراحی شده است. از دیدگاه دیگر اگر در شبکه تلفن همراه ایستگاههای پایه را حذف نماییم و هر گوشی را یک گره فرض گنیم ارتباط بین گره ها باید بطور مستقیم یا از طریق یک یا چند گره میانی برقرار شود.
این خود نوعی شبکه حسگر بی سیم می باشد. این ایده توانسته در ذهن طراحان رباتهای متحرک مستقل یا حتی طراحان شبکه های بی سیم موبایل نیز شکل گرفته باشد. به هر حال از آنجا که این فن نقطه تلاقی دیدگاه های مختلف است تحقق آن می تواند بستر پیاده سازی بسیاری از کاربردهای آینده باشد. کاربرد فراوان این نوع شبکه و ارتباط آن با مباحث مختلف مطرح در کامپیوتر و الکترونیک از جمله امنیت شبکه, ارتباط بلادرنگ, پردازش صوت و تصویر, داده کاوی, رباتیک ,طراحی خودکار سیستم های جاسازی شده2دیجیتال و... میدان وسیعی برای پروهش محققان با علاقمندی های مختلف فراهم نموده است. - M Patel et al ,
2-1 تعاریف کلیدی اجزای شبکه های حسگر
2-1-1 حسگر : وسیله ای که وجود شیئ رخداد یک وضعیت یا مقدار یک کمیت فیزیکی را تشخیص داده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. حسگر انواع مختلف دارد مانند حسگرهای دما, فشار, رطوبت, نور, شتاب سنج, مغناطیس سنج و...
2-1-2 کارانداز : با تحریک الکتریکی یک عمل خاصی مانند باز و بسته کردن یک شیر یا قطع و وصل یک کلید را انجام می دهد.
2-1-3 گره حسگر: به گره ای گفته می شود که فقط شامل یک یا چند حسگر باشد.
2-1-4 گره کارانداز: به گره ای گفته می شود که فقط شامل یک یا چند کارانداز باشد.
2-1-5 گره حسگر/کارانداز: به گره ای گفته می شود که مجهز به حسگر و کار انداز باشد.
2-1-6 شبکه حسگر : شبکه ای که فقط شامل گره های حسگر باشد. این شبکه نوع خاصی از شبکه حس/کاراست. در کاربردهایی که هدف جمع آوری اطلاعات و تحقیق در مورد یک پدیده می باشد کاربرد دارد. مثل مطالعه روی گردبادها.
2-1-7 میدان حسگر/کارانداز : ناحیه کاری که گره های شبکه حس/کار در آن توزیع میشوند.
2-1-8 چاهک:3 گرهی که جمع آوری داده ها را به عهده دارد. و ارتباط بین گره های حس/کار و گره مدیر وظیفه4 را برقرار می کند.
2-1-9 گره مدیر وظیفه: گرهی که یک شخصی بعنوان کاربریا مدیر شبکه از طریق آن با شبکه ارتباط برقرار میکند. فرامین کنترلی و پرس و جو ها از این گره به شبکه ارسال شده و داده های جمع آوری شده به آن بر میگردد - Kazmierkowski et al , 2014 - , - Wiley et al , 2007 -
