ارائه یک مدل ارتباطی مقاوم در برابر حملات بمنظور مسیریابی امن در شبکه‌های حسگر زیر آب
طیبه نورعلی آهاری
1
(
گروه مدیریت فناوری اطلاعات، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
)
مهدی صادق زاده
2
(
گروه مهندسی کامپیوتر، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
)
کلید واژه: اینترنت اشیای زیر آب, کشف همسایه امن, مسیریابی زیر آب, حمله کرم چاله,
چکیده مقاله :
شبکه‌های ارتباطی زیرآبی با چالش‌های مختلفی از جمله مسیریابی بسته‌ها، تداخل سیگنال‌ها، مصرف انرژی و حملات احتمالی شبکه مواجه هستند. پروتکل‌های مسیریابی طراحی‌شده برای محیط‌های زیرآبی به منظور مقاومت در برابر اختلالات معمول بهینه شده‌اند، اما برای مقابله با حملات و رفتارهای مخرب گره‌های همسایه به طور خاص طراحی نشده‌اند. عوامل اصلی تهدیدات امنیتی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم زیرآبی شامل منبع تغذیه محدود، رسانه‌های ارتباطی محدود و شرایط دشوار ارتباط زیرآبی هستند. بنابراین هدف از این پژوهش ارائه مدل ارتباطی مقاوم در برابر حملات مسیریابی امن در شبکه‌های حسگر زیر آب است. برای این منظور دو مدل برای پیوندهای ارتباطی بین هر جفت گره در نظر گرفته شد. سناریو 1، یک مدل پایه مبتنی بر فاصله است. در سناریوی دوم، از یک مدل احتمالی از بهره کانال بین هر جفت گره استفاده گردید. نتایج شبیه سازی که شامل چهار مرحله: 1) کشف همسایه امن تحت حملات کرم چاله در شبکه های حسگر زیر آب، 2) فرآیند کشف مسیر اولیه که گره ارسال قابل اعتماد بعدی را به گره سینک انتخاب می‌کند، 3) فرآیند تشخیص حمله در حین توزیع داده بر اساس اطلاعات وضعیت گره ها برای شناسایی حمله سیبل و 4) کشف مسیر امن جایگزین برای شناسایی گره های مخرب می‌باشد، نشان داد که طرح پیشنهادی به نرخ موفقیت بهتري نسبت به طرح پایه دست یافته و با هزینه ي انرژي تحرک کمتري نسبت به روش پایه ، نسبت موفقیت قابل مقایسه اي را به دست آورده است.
چکیده انگلیسی :
Underwater communication networks face various challenges including packet routing, signal interference, energy consumption, and potential network attacks. While routing protocols are designed to withstand common disturbances in underwater environments, they are not specifically crafted to counteract potential attacks and malicious behavior by neighboring nodes. The primary factors contributing to security threats in underwater wireless sensor networks (UWSNs) include limited power supply, restricted communication media, and harsh underwater communication conditions.Therefore, this research aims to provide a communication model that is resistant to secure routing attacks in underwater sensor networks. For this purpose, two models were considered for communication links between each pair of nodes. Scenario 1 is a basic distance-based model. In the second scenario, a probabilistic channel gain model was used between each pair of nodes. The simulation results include four steps: 1)secure neighbor discovery under wormhole attacks in underwater sensor networks, 2) initial path discovery process that selects the next reliable forwarding node to the sink node, 3) attack detection process while distributing data based on state information Nodes to detect Sybil attack (Sybil) and 4) safe path discovery is an alternative to detect malicious nodes, showed that the proposed scheme achieved a better success rate than the basic scheme and achieved lower mobility energy cost than the original method. It has achieved a comparable degree of success.
محدودیت قابلیت‌های پردازشی و ارتباطی در اینترنت اشیا زیرآبی.
شبیه‌سازی انتقال سیگنال‌های راهنما و تشکیل جداول همسایگی در دو مدل ارتباطی.
روش پیشنهادی بالاترین بازده شبکه را در مقایسه با روش پایه‌ای دیگر نشان داد.
[1] aniel J. Jakubisin, Connor McPeak, Jamie Sloop, Securing Route Discovery for the Underwater Inte-
rnet of Things. Bradley Davis Hume Center for National Security and Technology Virginia Tech National Security Institute, Blacksburg, Conferences OCEANS 2022.
[2] Deebak, B. D., & Al-Turjman, F. (2020). A hybrid secure routing and monitoring mechanism in IoT-based wireless sensor networks. Ad Hoc Networks, 97, 102022
[3] Nepali, S. (2020). The Secure and Energy Efficient Data Routing in the IoT based Network.
[4] J. Luo, Y. Chen, M. Wu, and Y. Yang, “A survey of routing protocols for underwater wireless sensor networks,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 23, no. 1, pp. 137–160, 2021.
[5] S. M. Ghoreyshi, A. Shahrabi, and T. Boutaleb, “Void-handling techniques for routing protocols in underwater sensor networks: Survey and challenges,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 19, no. 2, pp. 800–827, Secondquarter 2017.
[6] S. Ghoreyshi, A. Shahrabi, and T. Boutaleb, “A novel cooperative opportunistic routing scheme for underwater sensor networks,” Sensors, vol. 16, no. 3, p. 297, Feb. 2016.
[7] G. Han, J. Jiang, N. Sun, and L. Shu, “Secure communication for underwater acoustic sensor networks,” IEEE Communications Magazine, vol. 53, no. 8, pp. 54–60, Aug. 2015.
[8] G. Yang, L. Dai, and Z. Wei, “Challenges, threats, security issues and new trends of underwater wireless sensor networks,” Sensors, vol. 18, no. 11, p. 3907, Nov. 2018.
[9] H. Kaushal and G. Kaddoum, “Underwater optical wireless communication,” IEEE Access, vol. 4, pp. 1518–1547, 2016.
[10] H. H. Rizvi, R. N. Enam, S. A. Khan, and J. Akram, “A survey on internet of underwater things: Perspective on protocol design for routing,” in 2020 Global Conference on Wireless and Optical Technologies (GCWOT). IEEE, Oct. 2020, pp. 1–8.
[11] V. G. Menon and P. M. J. Prathap, “Comparative analysis of opportunistic routing protocols for underwater acoustic sensor networks,” in 2016 International Conference on Emerging Technological Trends (ICETT). IEEE, Oct. 2016.
[12] M. T. Kheirabadi and M. M. Mohamad, “Greedy routing in underwater acoustic sensor networks: A survey,” International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 9, no. 7, Jul. 2013.
[13] M. Chaudhary, N. Goyal, and A. Mushtaq, Internet of Underwater Things: Challenges, Routing Protocols, and ML Algorithms. John Wiley & Sons, Ltd, 2022, ch. 13, pp. 247–263. [Online]. Available: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9781119763499.ch13
[14] E.-C. Liou, C.-C. Kao, C.-H. Chang, Y.-S. Lin, and C.-J. Huang, “Internet of underwater things: Challenges and routing protocols,” in 2018 IEEE international conference on applied system invention (ICASI). IEEE, 2018, pp. 1171–1174.
[15] S. M. Ghoreyshi, A. Shahrabi, and T. Boutaleb, “A stateless opportunistic routing protocol for underwater sensor networks,” Wireless Communications and Mobile Computing, vol. 2018, pp. 1–18, Nov. 2018.
[16] S. M. Ghoreyshi, A. Shahrabi, and T. Boutaleb, “An inherently void avoidance routing protocol for underwater sensor networks,” in 2015 International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), Aug. 2015, pp. 361–365.
[17] N. Javaid, S. Cheema, M. Akbar, N. Alrajeh, M. S. Alabed, and N. Guizani, “Balanced energy consumption based adaptive routing for IoT enabling underwater WSNs,” IEEE Access, vol. 5, pp. 10 040– 10 051, 2017.
[18] Y. Noh, U. Lee, P. Wang, B. S. C. Choi, and M. Gerla, “VAPR: Void-aware pressure routing for underwater sensor networks,” IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 12, no. 5, pp. 895–908, May 2013.
[19] M. Domingo, “Securing underwater wireless communication networks,” IEEE Wireless Communications, vol. 18, no. 1, pp. 22–28, Feb. 2011.
[20] R. Zhang and Y. Zhang, “Wormhole-resilient secure neighbor discovery in underwater acoustic networks,” in 2010 Proceedings IEEE INFOCOM, 2010, pp. 1–9.
[21] P. Qarabaqi and M. Stojanovic, “Modeling the large scale transmission loss in underwater acoustic channels,” in 49th Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing (Allerton), 2011, pp. 445–452.