TIỂU LUẬN MÔN MẠNG TRUYỀN DỮ LIỆU NÂNG CAO TÌM HIỂU CƠ CHẾ BẢO ĐẢM AN TOÀN ĐỊNH TUYẾN MULTICAST CHO GIAO THỨC PBM TRÊN MẠNG MANET Ngày nay, cùng với sự bùng nổ, phát triển mạnh mẽ của các thiết bị di động cá nhân như: laptop, smartphone, tablet,... thì nhu cầu kết nối giữa các thiết bị này cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn về tốc độ và khả năng kết nối. Mạng di động đặc biệt MANET (Mobile Ad – hoc Network) là một trong những công nghệ vượt trội đáp ứng nhu cầu kết nối đó nhờ khả năng hoạt động không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cố định, với chi phí hoạt động thấp, triển khai nhanh chóng và có tính di động cao.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA SAU ĐẠI HỌC - - TIỂU LUẬN MÔN MẠNG & TRUYỀN DỮ LIỆU NÂNG CAO Đề tài: TÌM HIỂU CƠ CHẾ BẢO ĐẢM AN TỒN ĐỊNH TUYẾN MULTICAST CHO GIAO THỨC PBM TRÊN MẠNG MANET GVHD: PGS.TS Võ Thanh Tú Học viên: Lê Đình Phúc Trần Đình Hồng Huy Lớp: K7MCS Khố: 2012-2014 Đà Nẵng, 08/2013 Mạng & Truyền liệu nâng cao Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với bùng nổ, phát triển mạnh mẽ thiết bị di động cá nhân như: laptop, smartphone, tablet, nhu cầu kết nối thiết bị ngày đòi hỏi cao tốc độ khả kết nối Mạng di động đặc biệt MANET (Mobile Ad – hoc Network) công nghệ vượt trội đáp ứng nhu cầu kết nối nhờ khả hoạt động khơng phụ thuộc vào sở hạ tầng mạng cố định, với chi phí hoạt động thấp, triển khai nhanh chóng có tính di động cao Mạng MANET có số đặc trưng cấu hình topo mạng hay thay đổi, băng thông giới hạn, nguồn lượng giới hạn, khơng có nút mạng cố định thực chức điều khiển trung tâm Với đặc trưng đó, mạng MANET có nhiều điểm yếu dễ vị cơng Vì việc định tuyến đảm bảo an toàn cho liệu truyền mạng MANET vấn đề quan tâm nghiên cứu, có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn Trong MANET, giao thức định tuyến multicast có nhiều ưu điểm giao thức định tuyến multicast dựa vị trí (Position Based Multicast - PBM) Giao thức không sử dụng cấu trúc phân phối hay lưới không sử dụng kỹ thuật tràn ngập (flooding) gói tin điều khiển Thay vào sử dụng vị trí địa lý nút để định hoạt động PBM có tính khả chuyển (scalable) cao thích hợp với mạng có cấu hình thường xun thay đổi Tuy nhiên PBM tiềm ẩn nhiều Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao vấn đề an ninh Tiểu luận trình bày dạng công định tuyến multicast khác chế đảm bảo an toàn giao thức PBM Trong tập trung tìm hiểu phương pháp nâng cao khả đảm bảo an toàn sử dụng lý thuyết trò chơi (game theory) GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET Giới thiệu mạng MANET lịch sử phát triển 1.1 Khái niệm Các thiết bị di động máy tinh xách tay với đặc trưng công suất CPU, nhớ dung lượng lớn hàng trăm gigabyte, khả âm đa phương tiện hình màu trở nên phổ biến đời sống hàng ngày công việc Đồng thời, kết nối mạng để sử dụng thiết bị di động gia tăng đáng kể, bao gồm việc hỗ trợ sản phẩm mạng vô tuyến hồng ngoại ngày nhiều Với kiểu thiết bị điện tốn di động người sử dụng di động ln mong muốn có chia sẻ thông tin Với hàng loạt ưu điểm công nghệ truyền thông không dây, mạng di động không dây phát triển mạnh thời gian gần Mạng di động không dây chia thành hai kiểu mạng: mạng hạ tầng mạng không hạ tầng Trong mạng hạ tầng, truyền thông phần tử mạng phụ thuộc vào hỗ trợ hạ tầng mạng, thiết bị đầu cuối di động truyền thông đơn bước không dây qua điểm truy nhập (các trạm sở) để tới hạ tầng mạng cố định Kiểu mạng không phụ thuộc hạ tầng gọi chung mạng tùy biến di động MANET (mobile adhoc network) tập hợp node mạng không dây, node thiết lập thời điểm nơi Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao Mạng di động đặc biệt (Mobile Ad-hoc Netwowk) mạng tự cấu hình nút di động kết nối với thông qua liên kết không dây tạo nên mạng độc lập không phụ thuộc vào sở hạ tầng mạng Các thiết bị mạng di chuyển cách tự theo hướng, liên kết với thiết bị khác thay đổi cách thường xuyên 1.2 Lịch sử phát triển Nguyên lý làm việc mạng Ad-hoc bắt nguồn từ năm 1968 mạng ALOHA thực Tuy trạm làm việc cố định giao thức ALOHA thực việc quản lý truy cập kênh truyền dạng phân tán, sở lý thuyết để phát triển kỹ thuật truy cập kênh phân tán vào mạng Ad-hoc Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao Năm 1973 tổ chức DARPA bắt đầu làm việc mạng vơ tuyến gói tin PRnet Đây mạng vơ tuyến gói tin đa chặng Trong nút hợp tác với để gửi liệu tới nút nằm xa khu vực kết nối thơng qua nút khác Nó cung cấp chế cho việc quản lý hoạt động sở tập trung phân tán Một lợi điểm làm việc đa chặng so với đơn chặng triển khai đa chặng tạo thuận lợi cho việc dùng lại tài nguyên kênh truyền không gian, thời gian giảm lượng phát cần thiết Sau có nhiều mạng vơ tun gói tin phát triển hệ thống không dây chưa tới tay người dùng chuẩn 802.11 đời IEEE đổi tên mạng vơ tuyến gói tin thành mạng Ad-hoc Đặc điểm mạng MANET Mỗi nút di động khác mạng MANET có đặc điểm nguồn lượng, phận thu phát sóng khác Chúng di chuyển hướng theo tốc độ khác nhau, ta nhận thấy rõ số đặc điểm mạng MANET sau: - Cấu hình mạng động: Cấu hình mạng biến đổi theo mức độ di chuyển nút mạng - Khoảng cách sóng ngắn: Khoảng cách sóng thiết bị di động hạn chế - Năng lượng hạn chế: Tất thiết bị di động sử dụng pin nên tham gia vào mạng MANET chúng bị hạn chế lượng, khả xử lý CPU, kích thước nhớ - Băng thông hạn chế: Các liên kết không dây có băng thơng thấp so với đường truyền cáp chúng chịu ảnh hưởng nhiễu, suy giảm tín hiệu, điều kiện giao thoa mà thường nhỏ tốc độ truyền lớn sóng vơ tuyến - Bảo mật yếu: Đặc điểm mạng MANET truyền sóng qua mơi trường khơng khí, điều khiến cho chế bảo mật so vơi mơi trường truyền cáp tiềm ẩn nhiều nguy bị công, nghe đường truyền, giả mạo, DoS,… Kiểu kết nối 3.1.Các kiểu kết nối topo mạng Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao 3.1 Mạng máy chủ di động Ở topo thiết bị liên kết với máy chủ nhất.Các thiết bị khác liên kết qua máy chủ hình vẽ 3.1.2 Mạng có thiết bị di động khơng đồng Ở topo máy liên kết trực tiếp với phạm vi phủ sóng Ứng dụng phổ biến mạng MANET Công nghệ mạng Ad-hoc di động tương tự mạng vơ tuyến gói di động (Mobile Packet Radio Networking), mạng lưới di động (Mobile Mesh Networking) kết nối mạng vô tuyến, nhiều chặng, di động (Mobile, Multihop, Wireless etworking) Vấn đề trội kết nối mạng di động với nhấn mạnh hoạt động giao thức IP di động mở rộng dần yêu cầu cơng nghệ kết nối di động có khả tương thích Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao cao để quản lý hiệu nhóm mạng Ad-hoc nhiều chặng, nhóm mạng hoạt động độc lập kêt nối với số điểm Internet cố định Các ứng dụng công nghệ MANET bao gồm ứng dụng cơng nghiệp thương mại liên quan đến trao đổi liệu di động có tính chất cộng tác lẫn máy Ngồi ra, mạng di động cấu hình lưới vận hành cách hiệu dạng mạng thay mạng mở rộng mạng di động tổ ong Việc kết nối mạng quân đội yêu cầu dịch vụ liệu IP mạng truyền thông di động vô tuyến, nhiều mạng số bao gồm phần với cấu hình mạng tự trị với tính động cao Bên cạnh đó, phát triển cơng nghệ tính tốn truyền thơng cung cấp ứng dụng cho mạng MANET Khi kết hợp cách hợp lý với truyền thơng vệ tinh, mạng MANET cung cấp phương thức linh hoạt việc thiết lập truyền thông cho hoạt động cứu hỏa, cứu thương, khắc phục cố tai nạn trường hợp cần triển khai mạng thật nhanh chóng để phục vụ tức Quân sự: hoạt động phi tập trung mạng Ad-hoc không phụ thuộc vào sở hạ tầng mạng yếu tố thiết yếu lĩnh vực quân sự, trường hợp chiến đấu khốc liệt, sở hạ tầng mạng bị phá hủy Lúc mạng Ad-hoc lựa chọn số để thiết bị truyền thông liên lạc với cách nhanh chóng Trường học: Chúng ta thiết lập mạng Ad-hoc trường học, lớp học, thư viện, sân trường,… để kết nối thiết bị di động (laptop, smartphone) lại với nhau, giúp sinh viên, thầy giáo trao đổi cách nhanh chóng thơng qua mạng Ad-hoc vừa tạo Gia đình: Tại nhà bạn tạo nhanh mạng để kết nối thiết bị di động bạn với nhau, nhờ ta di chuyển tự mà đảm bảo kết nối truyền tải liệu Kết nối thiết bị điện tử với nhau: Trong năm tới mà thiết bị điện tử gắn giao tiếp khơng dây, giúp chúng trao đổi giao tiếp với mạng Adhoc phù hợp để tạo nên hệ thống thơng có khả liên kết với II NHỮNG THÁCH THỨC VÀ CÁC DẠNG TẤN CÔNG MẠNG MANET Những vấn đề thách thức mạng MANET Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao Các đặc điểm mạng MANET dẫn đến nhiều vấn đề thách thức nhiều hình thức, địi hỏi giao thức định tuyến MANET phải liên tục nghiên cứu cải tiến Dưới số vấn đề thách thức 1.1 Topo mạng, tính di động độ chắn Giao thức định tuyến multicast phải đủ mạnh để đáp ứng kịp thời với thay đổi tính di động nút, có khả thích nghi với topo mạng thay đổi để giảm tỷ lệ rơi gói tin truyền liệu, nhằm có tỷ lệ phân phối gói tin cao 1.2 Khả tính hiệu (Capacity and Efficiency) Giao thức định tuyến phải để tỷ lệ gói tin điều khiển tổng gói tin đến đích thấp để nâng cao hiệu suất tính sẵn sàng hệ thống mạng 1.3 Tiêu thụ lượng Kỹ thuật tiết kiệm lượng nhằm mục đích tối thiểu hóa tổng lượng tiêu thụ tất nút nhóm multicast (vd tối thiểu hóa số lượng nút sử dụng để thiết lập kết nối multicast, tối thiểu hóa số lượng gói tin điều khiển,…) Ngồi xem xét tối đa hóa thời gian sống multicast 1.4 Chất lượng dịch vụ quản lý tài nguyên Các giao thức định tuyến phải có khả sử dụng tiết kiệm tài nguyên mạng để đảm bảo yêu cầu chất lượng QoS lưu lượng, độ trễ, trễ chập chờn, gói tin Thơng thường khó thỏa mãn đầy đủ tất yêu cầu chất lượng lúc tính đặc biệt mạng ad hoc 1.5 An toàn độ tin cậy Độ an toàn vấn đề quan trọng multicast MANET chất quảng bá kiểu mạng này, môi trường không dây khơng có hạ tầng trung tâm MANET dễ bị công trước dạng công chủ động bị động Các giao thức định tuyến multicast phải tính đến điều đặc biệt sử dụng hoạt động quân sự, nguy quốc gia hay tình trạng khẩn cấp Độ tin cậy nhân tố chìa khóa xác định tỷ lệ phân phối gói tin mạng 1.6 Khả mở rộng Giao thức định tuyến cần đảm bảo cung cấp dịch vụ mức chấp nhận số lượng nút có mạng Vì cần phải xem xét số đặc tính giới hạn Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao Để sử dụng băng thơng, ta số lượng nút tiêu chuẩn thứ hai vào tiểu chuẩn tối ưu Biểu thức thứ biểu diễn tiêu chuẩn tối ưu để xác định tập nút w chọn làm nút chuyển tiếp Phần đầu biểu thức xác định số lượng láng giềng chuẩn tắc hóa với giá trị [0,1] cách chia cho tổng số lượng láng giềng k Phần thứ hai xác định tổng khoảng cách lại từ nút đến nút đích chuẩn tắc hóa với giá trị [0,1] cách chia cho tổng khoảng cách lại từ nút chuyển tiếp k đến nút đích Λ nằm khoảng [0,1] xác định trọng lượng đối tượng Nếu λ gần gói multicast phân chia sớm, ngược lại λ tiến gần đến gói multicast phân chia bị bắt buộc giới hạn để hướng đến đích λ xác định gói tin phân chia Chuyển tiếp multicast vịng ngồi (Perimeter Multicast Forwarding) Việc áp dụng chuyển tiếp multicast tham lam dẫn đến tình gói tin đến nút khơng có láng giềng để thực chuyển tiếp đến đích Ở hình bên dưới, copy gói multicast đường đến D2, D3 D4 copy cho D5 bị kẹt lại điểm tối ưu địa phương Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 11 Mạng & Truyền liệu nâng cao Hình 3.1: Định tuyến Multicast tham lam thất bại Vấn đề giải cách áp dụng chỉnh sửa quy tắc bàn tay phải Ý tưởng theo biên khoảng trống mạng chuyển tiếp tham lam thực lại Nếu nút PBM phát khơng có láng giềng để chuyển tiếp đến nhiều đích chế độ multicast vịng ngồi kích hoạt Cịn nút đích khác chuyển tiếp multicast tham lam sử dụng Khi nút nhận gói tin multicast vịng ngồi, kiểm tra đích đến có gần với đích nút mà gói tin bắt đầu chế độ multicast vịng ngồi hay khơng Đối với tất đích có trường hợp chuyển tiếp multicast tham lam sử dụng lại nút đích khác tiếp tục chuyển tiếp gói thơng qua cạnh chiều kim đồng hồ, nơi mà gói tin đến IV GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT TRỊ CHƠI Giới thiệu lý thuyết trị chơi Lý thuyết trị chơi nhánh Tốn học ứng dụng Ngành nghiên cứu tình chiến thuật đối thủ lựa chọn hành động khác để cố gắng làm tối đa kết nhận Ban đầu phát triển công cụ để nghiên cứu hành vi kinh tế học, ngày Lý thuyết trò chơi sử dụng nhiều ngành khoa Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 12 Mạng & Truyền liệu nâng cao học, từ Sinh học tới Triết học Lý thuyết trò chơi có phát triển lớn từ John von Neumann người hình thức hóa thời kỳ trước Chiến tranh Lạnh, chủ yếu áp dụng chiến lược quân sự, tiếng khái niệm đảm bảo phá hủy lẫn (mutual assured destruction) Bắt đầu từ năm 1970, Lý thuyết trò chơi bắt đầu áp dụng cho nghiên cứu hành vi động vật, có phát triển lồi qua chọn lọc tự nhiên Do trò chơi hay Song đề tù nhân (prisoner's dilemma), lợi ích cá nhân làm hại cho tất người, Lý thuyết trò chơi bắt đầu dùng Chính trị học, Đạo đức học triết học Cuối cùng, Lý thuyết trò chơi gần thu hút ý nhà Khoa học máy tính ứng dụng Trí tuệ nhân tạo Điều khiển học Tuy tương tự với Lý thuyết định, Lý thuyết trò chơi nghiên cứu định đưa mơi trường đối thủ tương tác với Nói cách khác, Lý thuyết trò chơi nghiên cứu cách lựa chọn hành vi tối ưu chi phí lợi ích lựa chọn không cố định mà phụ thuộc vào lựa chọn cá nhân khác Phân loại trị chơi Có nhiều phương pháp phân loại trị chơi, nhiên phương pháp phân loại hay sử dụng vào thông tin vào thời gian hành động người chơi Căn vào thơng tin trị chơi chia thành trị chơi với thơng tin đầy đủ (complete information) khơng đầy đủ (incomplete information) Trị chơi với thơng tin đầy đủ trị chơi mà người chơi tính tốn kết (payoff) tất người lại Căn vào thời gian hành động lại chia trị chơi thành hai loại, tĩnh động Trong trò chơi tĩnh (static game), người chơi hành động đồng thời, kết cuối người phụ thuộc vào phối hợp hành động tất người Trò chơi động (dynamic game) diễn nhiều giai đoạn, số người chơi hành động giai đoạn Phối hợp hai tiêu thức phân loại ta có bốn hệ trị chơi tương ứng với bốn khái niệm điểm cân bằng, khái niệm cân sau mạnh khái niệm cân trước theo chiều mũi tên Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 13 Mạng & Truyền liệu nâng cao Bảng 4.1: Các cân lý thuyết trò chơi 2.1 Trò chơi tĩnh với thông tin đầy đủ 2.1.1 Dạng thức trò chơi Dạng thức trò chơi người chơi đồng thời định (hay hành động) để tối ưu hóa kết (có thể độ thỏa dụng, lợi nhuận, v.v.); người chơi biết người khác cố gắng để tối đa hóa kết thu Kết cuối cho người phụ thuộc vào phối hợp hành động họ 2.1.2 Trò chơi “lưỡng nan người tù” Giả sử Giáp Ất ăn trộm, nhiên cơng an lại chưa tìm đủ chứng để kết tội hai người Mặc dù cơng an tạm giam hai người chưa thể kết tội Giáp Ất không nhận tội Công an nghĩ cách sau khiến Giáp Ất phải khai thật Công an giam Giáp Ất vào hai phịng tách biệt, khơng cho phép họ thông tin cho thông báo với người rằng: Nếu hai khơng chịu nhận tội người bị giữ thêm tháng để thẩm tra tìm thêm chứng Nếu hai khai nhận tội người phải ngồi tù tháng Nếu có người nhận tội cịn người ngoan cố khơng chịu nhận tội người thành khẩn cung khai hưởng khoan hồng ngồi tù, người chịu hình phạt nặng hơn, ngồi tù thay phần người với thời gian tháng Các khả kết cục trình bày theo cách chuẩn tắc bảng Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 14 Mạng & Truyền liệu nâng cao Bảng 4.2: Thế lưỡng nan người tù 2.1.3 Chiến lược áp đảo chiến lược bị áp đảo Trong trị chơi này, Giáp Ất người lựa chọn hai chiến lược (hành động): Khai khơng khai Giáp tư “Nếu thằng Ất nhận tội mà lại khơng nhận tội trắng án cịn phải ngồi bóc lịch tháng Như nhận tội để phải ngồi tù tháng hơn” Rồi Giáp lại nghĩ, “nhưng thằng Ất ngoan cường khơng khai nên nhỉ? Nếu khơng khai mà khơng khai phải ngồi tù tháng, mà khai cịn tha bổng mà Như tốt mặc kệ thằng Ất, thật khai báo hơn.” Như vậy, dù Ất có lựa chọn chiến lược tốt Giáp khai nhận tội Tương tự vậy, dù Ất có lựa chọn chiến lược tốt Giáp khai nhận tội Nói cách khác, Giáp Ất chiến lược “khai nhận tội” chiến lược áp đảo (ưu - dominant strategy) so với chiến lược “không khai” Ngược lại, chiến lược “không khai” chiến lược bị áp đảo (khiếm dominated strategy) so với chiến lược “khai nhận tội.” Trong ví dụ người chơi có hai chiến lược lựa chọn, chiến lược áp đảo đồng thời chiến lược tốt Trong tốn có nhiều người chơi với khơng gian chiến lược lớn để tìm điểm cân trị chơi, phải loại trừ tất chiến lược bị áp đảo Tuy nhiên trò chơi phức tạp điều khơng đơn giản, chí loại hết chiến lược bị áp đảo chưa thể tìm điểm cân Trong ví dụ trình bày trên, có hai người chơi, người có lựa chọn Sau loại hết chiến lược bị áp đảo chưa thể tìm điểm cân Xuất phát từ hạn chế phương pháp loại trừ chiến lược bị áp đảo, Nash đưa khái niệm cân mạnh Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 15 Mạng & Truyền liệu nâng cao Bảng 4.3: Loại trừ chiến lược bị áp đảo cân Nash Trong ví dụ trên, cân Nash (phải, phải) với kết cục (6, 6) dùng phương pháp loại trừ chiến lược bị áp đảo khơng thể kết luận đâu điểm cân 2.1.4 Cân Nash Trong trò chơi dạng chuẩn tắc G = {S1, S2, , Sn; u1, u2, , un}, Si ui khơng gian chiến lược (strategy space) độ thỏa dụng người chơi thứ i, tổ hợp chiến lược (s*1, s*2, , s*n) cân Nash nếu, với người chơi i đó, s*i (chiến lược người thứ i lựa chọn) phản ứng tốt người chơi chiến lược (n-1) người chơi lại (s*1, s*2, , s*i-1, s*i+1, , s*n) (ký hiệu s*-i) Trong ví dụ Giáp Ất, điểm cân trò chơi (“khai”, “khai”), tức Giáp Ất khai nhận tội, cân Nash trò chơi Vì cân Nash tạo chiến lược phản ứng tốt tất người chơi (ứng với chiến lược tối ưu người chơi cịn lại) nên có tính ổn định bền vững mặt chiến lược (strategically stable), đồng thời có tính chất tự chế tài (self-enforcement) – tức người chơi, cực đại hóa lợi ích (trong người khác cố làm vậy), tự nguyện tuân thủ cân Nash, đồng thời họ khơng có động để di chuyển khỏi điểm cân Sau dự báo ứng xử người chơi khác người chơi chọn chiến lược (hành động) để tối ưu hóa lợi ích Chiến lược (hành động) gọi phản ứng tốt (best response) Quay lại toán người tù, lập luận phần trên, “khai” phản ứng tốt Giáp Ất, phản ứng tốt không phụ thuộc vào hành động cụ thể người (“khai” chiến lược áp đảo) 2.2 Trị chơi tĩnh với thơng tin khơng đầy đủ Dạng thức trò chơi người chơi đồng thời định (hay hành động) để tối ưu hóa kết (có thể độ thỏa dụng, lợi nhuận, v.v.)Tuy nhiên người chơi tính tốn kết (payoff) tất người lại Tương tự trò chơi tĩnh với thơng tin đầy đủ, trị chơi tồn cân Bayesian-Nash Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 16 Mạng & Truyền liệu nâng cao V PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN ĐỊNH TUYẾN MULTICAST Cơ chế công chạy trốn Trong MANET, nút ác hiểm có kế hoạch cơng mạng chạy trốn khỏi vị trí nó bị phát hiện,vì nút xuất lại mạng sau khoảng thời gian định với lịch sử Cơ chế trình bày phía tập trung vào tình nút thông thường phát cảnh báo nút chạy trốn Có hai khả nút chạy trốn: nút ác hiểm nút bình thường Cảnh báo cần phát nút ác hiểm chạy trốn Ở thời điểm, nút ác hiểm có ba khả hành động: hợp tác, công từ chối, nút bình thường có hai khả năng: phát cảnh báo không Mỗi nút chọn hành động để thực cho tối đa hóa chiến thuật mục tiêu nút Các nút phân chia thành vùng logic gọi cluster nút cluster phối hợp với để phát nút hiểm độc Tình xem trị chơi nút thông thường nút ác hiểm Các hệ số chi phí khác liên quan đến loại hành động xem xét trò chơi Một số nghiên cứu nút ác hiểm có xác suất cơng p=(Ca - Cc)/Ga, Ca chi phí cơng, Cc chi phí để phối hợp hoạt động Ga lợi ích thu từ cơng Ngồi hệ số hoạt động nút ác hiểm O(1-u), O niềm tin nút, u độ bất định niềm tin Nút ác hiểm nhận thức xác suất bị nút khác cluster cảnh báo nên tự thân nút có xác xuất chạy trốn Một số chế để ngăn chặn chế trình bày Một số có ngưỡng động (dynamic threshold) chọn tất thành viên cluster, sử dụng để phát cảnh báo Một chế chứng thực đề xuất để giảm xác suất hoạt động nút ác hiểm nâng cao khả trao đổi thơng tin nút cluster Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 17 Mạng & Truyền liệu nâng cao Hình 5.1: Cơ chế cơng chạy trốn Một số chế khác chế ăn miếng trả miếng (tit-for-tat), hệ thống không bất định cân không chạy trốn Điểm hạn chế giải pháp nút ác hiểm nhận thức rõ chiến thuật hoạt động nút bình thường sử dụng kiến thức để tối đa hóa phá hoại mạng Ngồi giải pháp không xem xét đến chiến thuật phối hợp hoạt động nút ác hiểm Cây Steiner hướng dẫn vị trí (LGS) Cây Steiner thường sử dụng phân phối gói multicast để nâng cao khả phân phối gói multicast mạng cố định Nó tỏa tất nút nhóm multicast tối thiểu hóa chi phí tổng cộng Tìm Steiner mạng tốn tối ưu NP khó Bằng phép heuristic Takahashi-Matsuyama tiếng, giao thức định tuyến multicast tạo Steiner phương pháp gia tăng Khởi đầu có nút nguồn Ở bước lặp, điểm đến chưa nối gần với thêm vào Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 18 Mạng & Truyền liệu nâng cao Khoảng cách thường đo số lượng quảng đường Quá trình hình thành lặp lại đến tất nút đích nằm Trong cách tiếp cận multicast hỗ trợ định tuyến, nút mạng trở thành nút Cây LGS xây dựng sử dụng phiên chỉnh sửa phép heuristic Takahashi-Matsuyama Điểm khác biệt là: (1) ta sử dụng khoảng cách địa lý để đo độ gần; (2) nút nhóm trở thành nút Giữa nút nhóm, gói liệu đóng gói gói unicast chuyển tiếp thông qua giao thức định tuyến unicast bên Hình 5.2: Thuật tốn LGS Khởi đầu, có nút n0 Trong tập nút cịn lại {n1, n2 n9}, nút n3 gần địa lý với n0 Vì vậy, n3 thêm vào với cạnh n0n3 Ở bước thứ hai, tập lại nút chưa nối xem xét chọn nút gần với Trong ví dụ, ta so sánh khoảng cách từ n0 đến nút tập chưa nối {n1, n2, n4, ,n9} khoảng cách từ n3 đến tập chọn khoảng cách ngắn n0 n5 Vì vậy, n5 thêm vào với cạnh n0n5 Quá trình lặp lại tất nút nằm hình Tiếp theo, nút gửi n0 chuyển tiếp copy gói liệu đến nút con, cụ thể n2, n3, n5, với Vì gói gửi nút gửi đến tất thành viên nhóm multicast Giải pháp cho chế cơng chạy trốn Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 19 Mạng & Truyền liệu nâng cao Mục tiêu thông thường nút ác hiểm tối đa hóa khả gây hại tránh bị bắt Để giảm thiểu tác động nút ác hiểm, nút thông thường quan sát thường xuyên đánh giá láng giềng Nhưng nút ác hiểm có chiến thuật chạy trốn để tránh hình phạt MANET Vì tồn cân Bayesian Nash trị chơi nút thơng thường nút ác hiểm Vì vậy, nút ác hiểm bắt đầu lại hành vi xâm hại lần với lịch sử vị trí khác sau chạy trốn thành cơng Giải pháp đưa giải thuật hình thành multicast chỉnh sửa cho nút bị nghi ngờ đặt đáy multicast (các nút là) Khi nút cố gắng chạy trốn, ta dễ dàng tìm thấy vị trí nút multicast Nếu nút nút chia tách, ta khơng thực hành động Nếu nút nút lá, dựa vào giá trị ngưỡng, ta thực công từ chối dịch vụ nút chạy trốn thơng báo cho mạng biết nút bị nghi ngờ Tính tốn độ tin cậy Việc liên tục giám sát nút láng giềng thực dựa xác định giá trị tin cậy Phía biểu thức xác định giá trị tin cậy: TV = W*TV1 + (1-W)*TV2 (3) Trong TV1 phần đầu giá trị tin cậy xác định cách sử dụng giá trị trưởng thành nút Nó xác định dựa liên kết tạo nút thời điểm thiết lập liên kết xem xét tính di động nút: Với pt: thời gian để xác định giá trị tin cậy ct: thời gian để tạo liên kết l: số lượng liên kết nút s: tốc độ nút di chuyển mạng TV2 phần thứ độ tin cậy tính tỉ số gói chuyển tiếp nút số lượng gói nhận nút TV2 = pf/pr (5) Với pf: số lượng gói chuyển tiếp nút pr: số lượng gói nhận nút Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 20 Mạng & Truyền liệu nâng cao W xác định phần giá trị tin cậy đóng góp vào giá trị cuối Nói cách khác, xác định làm để hai phương pháp tính tốn độ tin cậy kết hợp để giá trị tin cậy cuối Hình thành Thuật tốn hình thành LGS chỉnh sửa để nâng cao hiệu giao thức Trong LGS, xác định nút nút multicast ta xem xét khoảng cách Trong theo hướng chỉnh sửa, độ tin cậy nút với khoảng cách nút xem xét hình thành Trong ví dụ độ tin cậy n7 lớn n3 khoảng cách n0 n7 khơng q rộng so với n0 n3 việc hình thầy thay đổi n7 thành nút nút nguồn n3 thành nút n7 hình bên dưới: Hình 5.3: Giải pháp Giá trị ngưỡng xác định dựa độ bất định việc xác định độ tin cậy: Giá trị ngưỡng = TV(1-u) (6) Trong u độ bất định tính tốn độ tin cậy Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 21 Mạng & Truyền liệu nâng cao Tính hiệu giải pháp Để xem xét tính hiệu giải pháp ta xem kết mơ nghiên cứu[1] Tính hiệu xem xét tiêu chí: tỉ lệ phân phát gói tin, mức trễ trung bình, control overhead total overhead Với việc áp dụng giải pháp tỉ lệ phân phát gói tin tăng khoảng 10% trường hợp bị cơng; mức trễ trung bình giảm 1,5ms có cơng thu thập sử dụng lại (replay attack), giảm 0,3ms có cơng đóng vai; control overhead giảm khoảng 5%, total overhead giảm 12% có cơng Như giải pháp đưa có hiệu giúp nâng cao hiệu suất giao thức KẾT LUẬN Trao đổi thơng tin nhanh chóng, tin cậy, lúc, nơi nhu cầu thực tế xã hội Sự đời mạng MANET với khả triển khai, áp dụng cho nhiều lĩnh vực đa dạng khác hứa hẹn đáp ứng phần nhu cầu Trong tương lai không xa mạng MANET trở nên phổ biến, việc tìm hiểu nghiên cứu để áp dụng công nghệ vào sống cần thiết Tuy vậy, mạng MANET với đặc trưng Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 22 Mạng & Truyền liệu nâng cao cấu hình topo mạng hay thay đổi, băng thông giới hạn, nguồn lượng giới hạn, khơng có nút mạng cố định thực chức điều khiển trung tâm, làm cho mạng có nhiều điểm yếu dễ vị cơng Vì việc định tuyến đảm bảo an toàn cho liệu truyền mạng MANET vấn đề đáng quan tâm nghiên cứu Trong tiểu luận chúng tơi tập trung tìm hiểu dạng công định tuyến multicast khác chế đảm bảo an toàn giao thức PBM Một số kết tiểu luận: Trình bày tổng quan lịch sử phát triển, đặc điểm ứng dụng mạng MANET, đặc biệt thách thức dạng công mạng MANET Tìm hiểu trình bày giao thức multicast dựa vị trí (PBM) lý thuyết trị chơi với khả ứng dụng viễn thơng Tìm hiểu trình bày giải pháp giúp nâng cao mức độ đảm bảo an toàn cho mạng MANET Việc dự đốn nút chạy trốn sử dụng lý thuyết trị chơi, đồng thời mô quan hệ nút mạng trò chơi Bayesian-Nash Giải pháp chứng tỏ khả nâng cao hiệu mạng trường hợp bị cơng Bên cạnh đó, tiểu luận cịn hạn chế: Chương trình mô phỏng bằng NS-2 để đánh giá hiệu giải pháp chưa hoạt động nên chưa thể trực tiếp kiểm chứng hiệu giải pháp Chưa tìm hiểu khả áp dụng giải pháp cho giao thức khác PBM Hướng phát triển tiểu luận: Hồn thiện chương trình mơ phỏng bằng NS-2 để trực tiếp kiểm chứng tính hiệu giải pháp trình bày Nghiên cứu sâu lý thuyết trò chơi khả áp dụng vào giải vấn đề mạng MANET Theo cảm nhận chúng tơi sau làm tiểu luận chủ đề nghiên cứu lý thú Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 23 Mạng & Truyền liệu nâng cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Amuthan, S Parthiban, and R Kaviarasan, “Secure Multicast Routing in MANETs for PBM Protocol”, International Journal of Computer Applications(09758887) Volume 68-No.22, April 2013 [2] Martin Mauve, Holger Fubler, Jorg Widmer, and Thomas Lang, “Poster: Position-Based Multicast Routing for Mobile Networks”, Institute for Mathematics and Computer Science – University of Mannheim, Germany Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 24 Mạng & Truyền liệu nâng cao [3] Chen.K and Nahrstedt.K ,“Effective location-guided tree construction algorithms for small group multicast in MANET“, Twenty-First Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies [4] R Sujitha, M Kaliappan, and P Subbulakshmi, “A Comprehensive Survey on Security Enhancement in Mobile Adhoc Networks using Game Theory Approaches”, International Conference on Egovermance & Cloud Computing Services(Egov ’12) Proceedings published by International Jounal of Computer Application (IJCA) [5] Robert Gibbons, “Game Theory for Applied Economists”, Princeton University Press, 1992 [6] Vũ Thành Tự Anh, “Giới thiệu lý thuyết trò chơi số ứng dụng kinh tế học vi mơ”, Chương trình giảng dạy kinh tế Fulbright, Niên khóa 2011-2012 [7]http://vi.wikipedia.org/wiki/L%C3%BD_thuy%E1%BA%BFt_tr%C3%B2_ch %C6%A1i#Khoa_h.E1.BB.8Dc_m.C3.A1y_t.C3.ADnh_v.C3.A0_logic Lê Đình Phúc - Trần Đình Hồng Huy – K7MCS - GVHD:PGS.TS Võ Thanh Tú Trang 25 ... cơng Vì việc định tuyến đảm bảo an toàn cho liệu truyền mạng MANET vấn đề đáng quan tâm nghiên cứu Trong tiểu luận tập trung tìm hiểu dạng cơng định tuyến multicast khác chế đảm bảo an toàn giao. .. Thanh Tú Trang Mạng & Truyền liệu nâng cao vấn đề an ninh Tiểu luận trình bày dạng công định tuyến multicast khác chế đảm bảo an toàn giao thức PBM Trong tập trung tìm hiểu phương pháp nâng cao. .. đó, mạng MANET có nhiều điểm yếu dễ vị cơng Vì việc định tuyến đảm bảo an toàn cho liệu truyền mạng MANET vấn đề quan tâm nghiên cứu, có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn Trong MANET, giao thức định