الگوریتم تحمل پذیری خطا و انتقال قابل اعتماد داده در بستر اینترنت اشیاء
Subject Areas : Computer Networks
Mohsen Mozafari Vanani
1
,
Pouya Khosraviandehkordi
2
*
1 - گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، شهرکرد، ایران
2 - گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، شهرکرد، ایران
Keywords: اینترنت اشیا, تحمل‌پذیری خطا, مسیریابی, مبادله داده‌ها.,
Abstract :
محدودیت‌های اینترنت اشیا (IoT)، باعث شده تا رخداد خطا در این شبکه‌ها امری انکارناپذیر بوده و تضمین تحمل‌پذیری خطا به جهت صحت عملکرد شبکه الزامی باشد. اگرچه هر یک از این پژوهش‌ها با کار کردن بر روی جوانب مختلف این حوزه به نوبه خود در بهبود تحمل‌پذیری خطا مؤثر بوده‌اند. اما مطالعات حاکی از آن است که روش‌های گذشته در حفظ پیوستگی و تضمین صحت مبادله داده‌ها، به ویژه در هنگام رخداد خطا ناکارآمدند. وجود این مسئله صراحتاً به ضرورت ارائه روش‌هایی جدید با قابلیت تضمین صحت مبادله داده‌ها اشاره داشته، تا در شرایط مختلف پایداری عملکرد شبکه تضمین گردد. جهت تحقق این مهم، در اين مقاله روش FTRTA بر مبنای توسعه پروتکل RPL و بهره‌وری از تکنیک توزیع داده معرفی شده است. تکنیک‌های توزیع از جمله تکنیک‌های مؤثری بوده که علاوه بر تحمل‌پذیری خطا در بهبود توازن بار ترافیکی شبکه نیز می‌توانند مؤثر باشند. FTRTA به جهت پیشبرد عملکرد خود شامل سه مرحله کلی بوده، به‌طوری که در مرحله نخست همروند با فرایند ارسال DIOها وضعیت گره‌های شبکه ارزیابی شده، در گام دوم گراف ارتباطی شبکه تشکیل شده و در گام مخابره داده‌ها بر حسب تکنیک توزیع داده و با هدف تضمین تحمل‌پذیری خطا انجام می‌شود. نتايج شبيه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار Cooja حاکی از کارایی بالای FTRTA در حفظ پیوستگی و تضمین صحت مبادله داده‌ها، و بهبود معیارهايی همچون دریافت‌های موفق و گذردهی شبکه، در مقایسه با پژوهش‌های مشابه است.
[1] H. HaddadPajouh, A. Dehghantanha, R. M. Parizi, M. Aledhari, and H. Karimipour, A survey on internet of things security: Requirements, challenges, and solutions, Internet of Things, Vol. 14, pp. 100129, Jun, 2021.
[2] R. Hassan, F. Qamar, M. K. Hasan, A. H. M. Aman, and A. S. Ahmed, Internet of Things and its applications: A comprehensive survey, Symmetry, Vol. 12, no. 10, pp. 1674, Oct, 2020.
[3] Huang, Haiping, et al. An efficient signature scheme based on mobile edge computing in the NDN-IoT environment, IEEE Transactions on Computational Social Systems, Vol. 8, no. 5, pp. 1108-1120, May, 2021.
[4] M. Al-Emran, S. I. Malik, and M. N. Al-Kabi, A survey of internet of things (IoT) in education: opportunities and challenges, Toward social internet of things (SIoT): Enabling technologies, architectures and applications, pp. 197-209, 2020.
[5] L. Xing, Reliability in Internet of Things: Current status and future perspectives, IEEE Internet of Things Journal, Vol. 7, no. 8, pp. 6704-6721, May, 2020.
[6] K. Gulati, R. S. K. Boddu, D. Kapila, S. L. Bangare, N. Chandnani, and G. Saravanan, A review paper on wireless sensor network techniques in Internet of Things (IoT), Materials Today: Proceedings, 2021.
[7] B. Pourghebleh, V. Hayyolalam, and A. A. Anvigh, Service discovery in the Internet of Things: review of current trends and research challenges, Wireless Networks, Vol. 26, no. 7, pp. 5371-5391, May, 2020.
[8] Y. B. Zikria, M. K. Afzal, F. Ishmanov, S. W. Kim, and H. Yu, A survey on routing protocols supported by the Contiki Internet of things operating system, Future Generation Computer Systems, Vol. 82, pp. 200-219, May, 2018.
[9] A. J. Dey, and H. K. D. Sarma, Routing Techniques in Internet of Things: A Review, Trends in Communication, Cloud, and Big Data, PP. 41-50, 2020.
[10] J. Nassar, M. Berthomé, J. Dubrulle, N. Gouvy, N. Mitton, and B. Quoitin, Multiple instances QoS routing in RPL: Application to smart grids, Sensors, Vol. 18, no. 8, pp. 2472, Jul, 2018.
[11] A. A. Kadhim, and S. A. Rafea, Routing with Energy Threshold for WSN-IoT Based on RPL Protocol, Iraqi J. Comput. Commun. Control Syst. Eng, Vol. 19, no. 1, pp. 71-81, Mar, 2019.
[12] T. L. Jenschke, R. A. Koutsiamanis, G. Z. Papadopoulos, and N. Montavont, Multi-path selection in RPL based on replication and elimination, International Conference on Ad-Hoc Networks and Wireless, pp. 15-26, Sep, 2018.
[13] M. Conti, P. Kaliyar, and C. Lal. A robust multicast communication protocol for Low power and Lossy networks, Journal of Network and Computer Applications, pp. 102675, Aug, 2020.
[14] T. Muhammed, R. Mehmood, A. Albeshri, and A. Alzahrani, HCDSR: A hierarchical clustered fault tolerant routing technique for IoT-based smart societies, Smart Infrastructure and Applications, pp. 609-628, 2020.
[15] P. Sanmartin, A. Rojas, L. Fernandez, K. Avila, D. Jabba, and S. Valle, Sigma routing metric for RPL protocol, Sensors, Vol. 18, no. 4, pp. 1277, Apr, 2018.
[16] M. Lazarevska, R. Farahbakhsh, N. M. Shakya, and N. Crespi, Mobility Supported Energy Efficient Routing Protocol for IoT Based Healthcare Applications, IEEE Conference on Standards for Communications and Networking (CSCN), pp. 1-5, Oct, 2018.
[17] M. Bouaziz, A. Rachedi, A. Belghith, M. Berbineau and S. Al-Ahmadi, EMA-RPL: Energy and mobility aware routing for the Internet of Mobile Things, Future Generation Computer Systems, Vol. 97, pp 247-258, Aug, 2019.
[18] T. Winter, et al. RPL: IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks, rfc, Vol. 6550, pp. 1-157, Mar, 2012.
[19] S. Sennan, S. Balasubramaniyam, A. K. Luhach, S. Ramasubbareddy, N. Chilamkurti, and Y. Nam, Energy and Delay Aware Data Aggregation in Routing Protocol for Internet of Things, Sensors, Vol. 19, no. 24, pp. 5486, Dec, 2019.
[20] N. Sousa, J. V. Sobral, J. J. Rodrigues, R. A. Rabêlo and P. Solic, ERAOF: A new RPL protocol objective function for Internet of Things applications, 2nd International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science (SpliTech), pp. 1-5, Jul, 2017.
[21] B. Vaziri, and A. T. Haghighat, Brad-OF: An Enhanced Energy-Aware Method for Parent Selection and Congestion Avoidance in RPL Protocol, Wireless Personal Communications, pp. 1-30, 2020.
[22] S. Hoghooghi, and R. N. Esfahani, Mobility-Aware Parent Selection for Routing Protocol in Wireless Sensor Networks using RPL, 5th International Conference on Web Research (ICWR), pp. 79-84, Apr, 2019.
[23] K. Jaiswal, and V. Anand, EOMR: An Energy-Efficient Optimal Multi-path Routing Protocol to Improve QoS in Wireless Sensor Network for IoT Applications, Wireless Personal Communications, Vol. 111, no. 4, pp. 2493-2515, Apr, 2020.
[24] S. K. Preeth, R. Dhanalakshmi, R. Kumar, and S. Si, Efficient parent selection for RPL using ACO and coverage based dynamic trickle techniques, Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, Vol. 11, no. 11, pp. 4377-4391, Nov, 2020.
[25] S. Sankar, and P. Srinivasan. Fuzzy logic based energy aware routing protocol for Internet of Things, International Journal of Intelligent Systems and Applications, Vol. 10, no. 10, pp. 11, Oct, 2018.
[26] P. Singh, and Y. C. Chen, RPL Enhancement for a Parent Selection Mechanism and an Efficient Objective Function, IEEE Sensors Journal, Vol. 19, no. 21, pp. 10054-10066, Jul, 2019.
[27] T. D. Nguyen, J. Y. Khan, and D. T. Ngo, A distributed energy-harvesting-aware routing algorithm for heterogeneous IoT networks, IEEE Transactions on Green Communications and Networking, Vol. 2, no. 4, pp. 1115-1127, May, 2018.
[28] "IEEE Draft Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 15.4: Low Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs) Amendment to the MAC sub-layer,” IEEE P802.15.4e/D 6.0 (Revision of IEEE Std 802.15.4-2006), pp. 1–200, Aug, 2011.
[29] L. Wallgren, R. Shahid, and V. Thiemo, Routing attacks and countermeasures in the RPL-based internet of things, International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol. 9, no. 8, pp. 794326, Aug, 2013.
[30] J. Ko, J. Eriksson, N. Tsiftes, S. Dawson-Haggerty, A. Terzis, A. Dunkels and D. Culler, ContikiRPL and TinyRPL: Happy Together, Proceedings of the workshop on Extending the Internet to Low power and Lossy Networks (IPSN), April 12-14, 2011.
[31] A. Dunkels, J. Eriksson, N. Finne and N. Tsiftes, Powertrace: Network-level power profiling for low-power wireless networks, 2011.