XÁC MINH VỊ TRÍ CHO ĐỊNH TUYẾN ĐỊA LÝ AN TOÀN TRONG CÁC MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN LAN HƢƠNG XÁC MINH VỊ TRÍ CHO ĐỊNH TUYẾN ĐỊA LÝ AN TOÀN TRONG CÁC MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY Ngành : Cơng nghệ thơng tin Chun ngành : Truyền liệu mạng máy tính Mã số : TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TIẾN SĨ NGUYỄN ĐẠI THỌ Hà Nội – Năm 2016 MỞ ĐẦU Việc biết vị trí nút cảm biến quan trọng nhiều ứng dụng giám sát môi trường, mục tiêu công, định tuyến địa lý Vì mạng cảm biến khơng dây triển khai mơi trường thù địch, vị trí cảm biến phải chịu cơng độc hại Ví dụ, kẻ cơng nút cảm biến thỏa hiệp để đưa thơng tin vị trí sai; chúng làm gián đoạn tín hiệu truyền tải khoảng cách cảm biến gây nhiễu cho phép đo đạc Do đó, vị trí ước tính q trình định vị khơng phải ln Theo nghiên cứu trước phân loại thuật tốn xác minh vị trí vào hai loại, cụ thể xác minh chỗ xác minh khu vực Xác minh chỗ để kiểm tra xem vị trí thực cảm biến tương tự vị trí dự kiến (hoặc có lỗi nhỏ) Để có kết mong muốn, thuật toán xác minh chỗ sử dụng kiến thức triển khai cảm biến khu vực sử dụng số phần cứng chuyên dụng để xác định khoảng cách Vì thuật tốn xác minh thường phụ thuộc vào phần cứng tốn kém, khơng có sẵn hệ thống cảm biến khơng dây chi phí thấp, nên cần có thuật tốn xác minh gọn nhẹ thiết kế cho hiệu thực việc xác minh chỗ Bên cạnh việc xác minh chỗ, số nỗ lực nghiên cứu dành cho việc thiết kế thuật toán xác minh vị trí vùng Sastry, xác định khái niệm xác minh khu vực [1] Họ đề xuất giao thức đặt tên “Echo” để xác minh, cảm biến bên khu vực vật lý chẳng hạn phịng, tịa nhà, chí sân vận động thể thao Dựa vào kết xác minh, định liệu phân cơng cảm biến có truy cập đến số tài nguyên khu vực vật lý khơng Tuy nhiên, khơng thể sử dụng trực tiếp cho ứng dụng dựa xác minh khác, vùng xác minh khơng rõ ràng cần phải xác định cách cẩn thận cách phân tích chức ứng dụng Việc xác minh làm tăng chi phí địi hỏi thêm nỗ lực triển khai Trong hệ thống có sử dụng Anchor tin cậy có trang bị GPS để xử lý liệu cách tập trung, nên mật độ mạng dày xảy tình trạng tải liệu xử lý vượt khả Anchor Vì vậy, luận văn nghiên cứu bổ sung thêm kịch công để đánh giá khả Anchor VC Phần trọng tâm luận văn áp dụng chế xác minh an toàn vào xác minh node bị cơng thuật tốn vượt biên Perimeter Forwarding tránh đường thơng qua k-đường dự phịng Về bố cục, phần luận văn tổ chức sau: Chương 1: Chúng tơi trình bày Tổng quan sở đề tài: lý chọn đề tài, mục tiêu cụ thể đề tài, vấn đề tốn xác minh thơng tin vị trí, định tuyến an toàn đưa định hướng nghiên cứu chọn Chương 2: Chúng tơi trình bày nghiên cứu Xác minh thơng tin vị trí mạng cảm biến khơng dây, giải pháp có, ưu nhược điểm giải pháp Chương 3: Chúng nghiên cứu giải pháp định tuyến phục hồi dựa thơng tin vị trí Chương 4: Chúng tơi trình bày phương pháp giải pháp định tuyến k đường phục hồi đưa hạn chế gặp phải trình xây dựng đánh giá kết đạt mô lại kịch công cho định tuyến phục hồi an toàn với thay đổi số độ tin cậy, phân tích khía cạnh an ninh giải pháp Phần cuối: Tổng kết đưa kết luận, hướng nghiên cứu cần thực thêm tương lai CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Mạng cảm biến không dây (WSN) Mạng cảm biến không dây (WSN) công nghệ tập hợp số lượng lớn thiết bị cảm biến sử dụng liên kết không dây phân phối không gian tự trị nhỏ hợp tác với để giám sát, phản ứng với điều kiện mơi trường Sau gửi liệu thu thập tới trung tâm huy sử dụng kênh không dây Mạng cảm biến không dây thường ứng dụng nhiều lĩnh vực bao gồm quân sự, thương mại, dân sự, công nghiệp khoa học Ví dụ, giám sát cảnh báo thiên tai, hỗ trợ kiểm tra di chuyển chế sinh học côn trùng loài sinh vật nhỏ, giám sát chiến trường, trinh sát vùng lực lượng địch, ứng dụng nhà thông minh … 1.1.1 Những thách thức WSN WSNs không giống mạng khác, thường triển khai hoạt động để giám sát môi trường thù địch hay gặp phải mưa, tuyết, độ ẩm nhiệt độ cao Khi sử dụng cho ứng dụng quân phát bom mìn, giám sát chiến trường, theo dõi mục tiêu, điều kiện tiếp tục xấu Trong môi trường hoạt động độc đáo vậy, WSNs phải hoạt động tự chủ phải đối mặt với thách thức Một kẻ thù nắm bắt thỏa hiệp với hay nhiều cảm biến 1.1.2 Vấn đề an ninh WSN Các dạng công Nhiều cơng đưa hệ thống định vị hệ thống xác minh thông tin vị trí  Tấn cơng thay đổi phạm vi: Trong cơng này, kẻ cơng làm giảm tăng số đo phạm vi nút  Sự mạo danh: Trong công này, kẻ cơng đóng vai nút khác mạng  Tấn công lỗ sâu: Trong công kẻ cơng tạo gói liệu vị trí mạng thỏa hiệp với nút khác sau chúng chuyển thơng tin cho thông qua đường hầm phát lại thông tin [2]  Tấn công Sybil: Trong công này, kẻ công thu nhiều nút, sau nút thỏa hiệp để giả dạng số nút khác thời gian Ví dụ, hệ thống định vị, nút thỏa hiệp giả dạng số cảnh báo (danh tính họ tổn hại kẻ công), gửi thông tin sai lệch  Tấn cơng tham chiếu vị trí: Trong cơng này, kẻ cơng làm cho đèn hiệu phát sóng địa điểm giả, và/ bóp méo khoảng cách cảnh báo nút thơng thường (nghĩa là, chứa cơng thay đổi phạm vi) Hình Ba kiểu cơng tham chiếu vị trí: (1) uncoordinated, (2) collusion, (3) pollution attacks Trong hình P vị trí thực 1.1.3 Những khái niệm xác minh thơng tin vị trí WSN Sự định vị Thơng thường mạng cảm biến có chứa hai loại nút: nút thông thường nút Anchor Các nút thơng thường khơng biết vị trí họ, nút Anchor biết vị trí chúng (ví dụ, GPS) Sau đó, q trình định vị để ước tính vị trí nút thơng thường Bình thường q trình định vị chia thành hai bước (với bước lọc tùy chọn), trình bày hình 2: Hình Sự định vị nút cảm biến Định vị an toàn Định vị an toàn làm cho trình định vị có cơng Nó u cầu thêm phần cứng để làm thất bại công Việc phân loại hệ thống định vị an tồn thực theo phân loại hệ thống định vị chung Xác minh vị trí Khi sở hạ tầng quản lý mạng dựa báo cáo vị trí cảm biến, ví dụ, xử lý liệu ràng buộc với địa điểm chứng thực dựa vị trí chúng, cảm biến khơng tin tưởng vị trí báo cáo Chúng ta xem xét trường hợp hai loại hệ thống định vị 1.1.4 Định tuyến vị trí mạng cảm biến khơng dây Định tuyến vị trí truyền thống (Geographic routing - GR) GR thường bao gồm hai phần: chuyển tiếp địa lý định tuyến bổ sung cho việc tránh khoảng trống, gọi định tuyến bề mặt hay định tuyến vành đai Chuyển tiếp địa lý thuật toán định tuyến tham lam dựa vị trí địa lý Đối với nút cho, tất hàng xóm bước nhảy (one-Hop) gần với đích thuộc tập chuyển tiếp (FS) cho đích Như hiển thị hình 3(a), nút chuyển tiếp gói liệu đến hàng xóm FS gần đích GR hấp dẫn địi hỏi nút để trì vị trí hàng xóm chúng bước nhảy Ngoài ra, định định tuyến thực cách địa phương tự động nói trước Hình 3: Ví dụ định tuyến địa lý: (a) X hàng xóm gần nguồn với sink; (b) khoảng trống: X vị trí ngắn 1.2 Định hƣớng mục tiêu đề tài Những nghiên cứu vấn đề an ninh định tuyến WSN nhiều báo tập trung khai thác chúng tơi nói phần 1.1 Phần cốt lõi an ninh định tuyến phải “xác minh vị trí” có an tồn khơng trước chuyển sang phần “định tuyến” Khái niệm xác minh thông tin vị trí chúng tơi định nghĩa xác định thơng tin vị trí mà node mạng WSN gửi đến node khác có thực nằm vị trí hay khơng Việc quan trọng để xác định node bị cơng Wormhole, mạo danh làm sai lệch vị trí hay khơng…và từ định gửi khơng gửi thêm thông tin đến node Nghiên cứu lĩnh vực xác minh có báo [3] [1] [2] đề xuất, nhiên áp dụng vào giải thuật GPSR có [4] đề cập qua quan điểm dựa theo nguyên tắc triangulation [5] cho mạng Ad-hoc nói chung Hơn nữa, hầu hết báo nghiên cứu xác minh thơng tin vị trí phương pháp tập trung vào xác minh mà không gắn với trình định tuyến Điều vơ tình làm q trình định tuyến tồn lỗ hổng dẫn đến công làm mạng WSN chuyển liệu Dựa cách vận dụng sử dụng phương pháp áp dụng thuật toán xác minh làm đầu vào q trình định tuyến, chúng tơi tiếp cận theo hướng Ngồi ra, chúng tơi vận dụng phương pháp xác minh vị trí để tìm k đường dự phịng thuật tốn định tuyến tìm đường biên mạng WSN xuất vùng void – trường hợp mà cơng trình [4] cịn bỏ ngỏ Nói cách khác, thuật tốn định tuyến GPSR mà [4] nghiên cứu có hai pha riêng biệt, phần Greedy Forwarding đảm bảo an tồn thơng qua chế RGR, phần xác minh thông tin vị trí đảm bảo an tồn cho định tuyến vịng Perimeter Forwarding mạng bị cơng chưa thực Chúng tập trung giải vấn đề Như có hai vấn đề cần thực nghiên cứu đề tài: - Xác định phương pháp xác minh thơng tin vị trí node trình định tuyến chuyển sang chế độ void: Đánh giá tính hiệu phương pháp cũ tiến hành thay phương pháp xác minh phù hợp với điều kiện toán - Đảm bảo an tồn cho q trình định tuyến theo đường biên Perimeter Forwarding 1.3 Phạm vi đề tài Chúng lựa chọn định hướng giải trường hợp đặc biệt định tuyến mạng WSN xác minh thông tin vị trí để định tuyến an tồn mạng WSN có xuất void nên tập trung trình bày vấn đề liên quan đến trường hợp này, vấn đề liên quan đến định tuyến an tồn nhắc đến khơng phải trọng tâm Do hạn chế sử dụng thiết bị mơ hình mạng tồn diện có đầy đủ dạng công nên chọn mô qua NS2 đánh giá với kịch cơng có xuất void điển hình CHƢƠNG II: XÁC MINH THƠNG TIN VỊ TRÍ TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY 2.1 Xác minh thơng tin vị trí Xác minh thơng tin vị trí việc xác định thơng tin vị trí mà node mạng WSN gửi đến node khác có thực nằm vị trí hay khơng 2.2 Các cơng xảy biện pháp đối phó Thao tác truyền định vị Trong nút khơng liên quan tới vị trí riêng kế hoạch đề xuất, cố gắng làm ảnh hưởng đến định vị cách khai thác chế định vị Tấn cơng dạng gói Unicast Một cơng cố gắng để ngăn chặn đồng thuận Anchor cách lừa chúng với truyền tin Unicast khác Ví dụ, nút độc hại gửi yêu cầu trực tiếp tới nút Anchor khác việc sử dụng mức lượng khác cho việc truyền yêu cầu Tấn công di động Trong công này, nút độc hại chứng nhận vị trí hợp lệ sau chúng di chuyển đến vị trí Do đó, thơng tin vị trí xác nhận khơng cịn Tấn cơng khơng dễ dàng ngăn chặn, vị trí xác thời điểm xác minh Phá hoại nút định vị Kế hoạch mô tả với nhiều giả định định vị nút Anchor tin cậy không bị làm tổn hại Đầu tiên, công thao tác truyền tin quảng bá thử Thứ hai, nút Anchor có lỗi bị xâm nhập 2.3 Các giả sử mơ hình hệ thống Trong hệ thống chúng tơi, tất nút cảm biến ước lượng vị trí chúng cách sử dụng chương trình định vị có Những vị trí gọi vị trí ước tính cảm biến vị trí tuyên bố, khoảng cách vị trí ước tính cảm biến vị trí thực gọi sai số định vị Phạm vi giao tiếp cảm biến vịng trịn có tâm vị trí cảm biến có bán kính định 2.4 Các phƣơng pháp xác minh thơng tin vị trí Dựa mục tiêu xác minh, phân loại giải pháp xác minh vị trí thành hai loại: xác minh khu vực [6] [1] [7] xác minh vị trí đơn [7] [8] Loại để xác minh cho dù nút nhân chứng khu vực định Loại để xác minh cho dù nút nhân chứng nằm vị trí định 4.1 Xác minh chỗ Một số giải pháp đề xuất dựa kỹ thuật biên khoảng cách Brands Chaum đề xuất khoảng cách biên để làm cho nhân chứng khơng thể làm giảm khoảng cách tới người xác minh 2.4.2 Sự xác minh vị trí đơn Căn vào số lượng nút xác nhận thời gian, tiếp tục phân loại thuật toán xác minh thành hai loại: xác minh hàng loạt [5], [6], [8] xác minh nút đơn [9], [10] Loại xác minh thứ để xác minh lô nút thời điểm, sau để xác minh nút Xác minh hàng loạt: Trong [18] Wei đề xuất hai thuật toán chạy Trung tâm xác nhận (VC) để xác minh vị trí nút: GFM TI GFM để phát vị trí cảm biến bất thường dựa không thống bốn ma trận nguồn 2.4.3 Xác minh vùng In-Region Trong phần này, Wei đề xuất thuật toán đơn giản mà VC sử dụng để thực khu vực xác minh Thuật toán sử dụng quan sát lân cận cảm biến Về bản, hai cảm biến quan sát nhau, VC coi họ cặp "xác nhận" hàng xóm Sau đó, VC xuất phát phân phối xác suất cảm biến, mà làm để cảm biến điểm khu vực Chức phân phối liên tục hay rời rạc Ở phiên liên tục, khu vực tin cậy tính cách lấy tích phân chức phân phối khu vực xác minh Ở phiên rời rạc, vùng tin tưởng tổng xác suất tất điểm việc xác minh khu vực Hình 10 Một hình ảnh khu vực nút cảm biến s1 có hàng xóm s2, s3, s4 2.5 So sánh giải pháp xác minh vị trí Chúng tơi liệt kê phân loại giải pháp có hình Một số thuật tốn xác minh đơn vị khơng cần phần cứng bổ sung Tuy nhiên, khu vực thuật toán xác minh thường cần thêm phần cứng để đại diện cho khu vực bảo vệ xác nhận 2.6 Lựa chọn phƣơng pháp xác minh thơng tin vị trí Trong số nhiều phương pháp xác minh thơng tin vị trí, chúng tơi chọn thiết kế hệ thống xác minh sử dụng VC để xác định xem ước tính vị trí cảm biến có đáng tin cậy hay khơng 2.7 Kết luận Phương pháp mà chọn phát triển phương pháp độc lập khơng tích hợp vào để giải tốn định tuyến an tồn Chúng kế thừa ý tưởng vào giải tốn xác minh thơng tin trước định tuyến truyền tin để đảm bảo an tồn Đóng góp chủ yếu chúng tơi phần cố gắng tích hợp phương pháp xác minh vùng cải tiến để tìm cách giảm thiều thời gian phải xác minh, từ tăng tốc tăng tỉ lệ chuyển phát gói tin q trình định tuyến an tồn 10 CHƢƠNG III: ĐỊNH TUYẾN PHỤC HỒI THEO THƠNG TIN VỊ TRÍ 3.1 GPSR Dựa kết phương pháp xác minh thơng tin vị trí bên trên, tiến hành bước sử dụng phục vụ q trình định tuyến an tồn Bây thảo luận thuật toán định tuyến tham lam theo trạng thái biên GPSR Đây thuật toán khởi nguồn [11] đề xuất, sử dụng rộng rãi WSN Thuật toán bao gồm hai phương pháp cho việc chuyển tiếp gói tin: chuyển tiếp tham lam, sử dụng nơi có thể, chuyển tiếp chu vi, sử dụng khu vực chuyển tiếp tham lam 3.1.1 Chuyển tiếp tham lam Trong GPSR, nút chuyển tiếp làm cho tối ưu vị trí, lựa chọn tham lam việc chọn bước nhảy gói tin Cụ thể, nút biết vị trí hàng xóm nó, lựa chọn vị trí tối ưu cho bước nhảy hàng xóm gần với đính đến gói Chuyển tiếp chế độ lặp lại cho bước nhảy địa lý gần tới vị trí đích Một ví dụ lựa chọn bước nhảy tham lam hình 16 Hình 16 Ví dụ chuyển tiếp tham lam 3.1.2 Quy tắc bàn tay phải Quy tắc bàn tay phải từ lâu biết để vượt qua void hình vẽ mơ tả hình 19 Quy luật nói đến nút x từ nút y, cạnh qua ngược chiều kim đồng x từ mép (x; y) Biết rằng, quy tắc bàn tay phải qua phần bên khu vực đa giác khép kín theo thứ tự 11 cạnh chiều kim đồng hồ trường hợp này, tam giác giới hạn cạnh nút x, y, z, theo thứ tự ( ) Quy tắc qua khu vực bên ngoài, trường hợp này, khu vực bên tam giác, theo thứ tự cạnh ngược chiều kim đồng hồ Hình 19 Quy tắc bàn tay phải 3.1.3 Đồ thị phẳng Trong mạng tạo cách ngẫu nhiên, khơng thể chấp nhận cho thuật tốn định tuyến liên tục thất bại chẳng may mơ hình mạng rơi vào trường hợp đặc biệt – điều hoàn tồn xảy thực tế - liên kết đường theo quy tắc bàn tay phải có đan chéo dẫn đến định tuyến lặp Bởi bất cập liên kết dạng đan chéo, Karp trình bày phương pháp thay để loại bỏ liên kết chéo mạng thông qua đồ thị phẳng 3.1.4 Kết hợp tham lam vành đai đồ thị phẳng Bây trình bày đầy đủ thuật toán định tuyến tham lam theo chu vi trạng thái, mà kết hợp chuyển tiếp tham lam (Phần 2.1) đồ thị mạng đầy đủ với chuyển vành đai dựa đồ thị mạng làm phẳng nơi mà chuyển tiếp tham lam thực Nhớ lại tất nút trì bảng láng giềng, lưu trữ địa vị trí hàng xóm phạm vi phủ sóng bước nhảy 3.2 Định tuyến an toàn 3.2.1 Khả hồi phục GR (Resilient GR) Mặc dù việc xác minh vị trí ngăn chặn cơng xác định dựa việc làm sai lệch thông tin vị trí nút bị tổn hại nguy hiểm cịn có gói tin chuyển tiếp cách có lựa chọn làm gián đoạn việc định tuyến 12 Để giải vấn đề này, đề xuất giao thức định tuyến đa đường theo xác suất mà phục hồi với gói tin bị lỗi âm mưu công 3.2.2 Quản lý độ tin cậy Ý tưởng kế hoạch quản lý độ tin cậy để ưu tiên hành vi nút trung thực việc cho chúng công nhận với gói tin chuyển tiếp thành cơng, phạt nút đáng ngờ cho nói dối phóng đại góp sức vào việc định tuyến Khi nút nằm vị trí nó, bị loại khỏi FS 3.2.3 Phân tích điều chỉnh an ninh (Security analysis and trade-offs) Bằng thơng điệp chứng thực mã hóa, ngăn chặn kẻ thù bên ngồi mà khơng dùng khóa mật để mạo danh nút hợp lệ giải mã mã Hơn nữa, đối thủ khơng thể thay đổi liệu q trình vận chuyển mà không bị phát 3.3 Kết luận Trong nghiên cứu này, từ đầu mong muốn đưa giải pháp định tuyến an toàn hoàn chỉnh Dựa báo K.Liu [4] xác định phần xác minh thông tin vị trí tác giả có sử dụng ý tưởng xác minh dựa phương pháp Triangulation, phương pháp xác minh chỗ có nhiều nhược điểm tốc độ Do chúng tơi tiến hành thay thuật toán xác minh vùng để xác minh độ tin cậy node láng giềng trước chuyển tin Phương pháp kiểm nghiệm tỉ lệ chuyển gói thành cơng tin cậy phần mơ Thêm nữa, q trình thực chúng tơi cố gắng giải tình Perimeter Forwarding định tuyến an toàn cách gửi broadcast đến k-láng giềng xác minh tin cậy trình bày chi tiết bên Chúng cố gằng bổ sung phần hạn chế mà tác giả K.Liu [4] chưa giải triệt để.Trong phần mã nguồn mơ mà kế thừa từ mã nguồn báo để tiến hành cải tiến 13 CHƢƠNG IV: GIẢI PHÁP VÀ ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 4.1 Bài tốn k-đƣờng dự phịng Perimeter Forwarding Việc xác định thơng tin vị trí đảm bảo an tồn phần cốt lõi tốn chúng tơi đánh giá Bài toán xác minh chủ yếu sử dụng để đảm bảo cho trình định tuyến thực an tồn Trong q trình nghiên cứu phát rằng, mạng xuất hiện tượng void ( số node nằm vùng khơng thể chuyển gói tin đến đích theo thuật tốn GPSR thơng thường) q trình xác minh định tuyến gặp trục trặc B.Karp đưa giải pháp dùng Perimeter Forwarding để vượt void Tức gặp trạng thái void, thuật toán GPSR tắt trạng thái chuyển tiếp gói tin tham lam mà chuyển sang trạng thái dùng thuật toán vượt biên ( xác định đường dựa quy tắc bàn tay phải planar graph) Nhưng vấn đề lớn với Perimeter Forwarding định tuyến an tồn Khơng giống thuật tốn tham lam, chuyển tin theo dạng broadcast gói tin có nhiều đường để tìm đến đích, thuật tốn Perimeter Forwarding chọn điểm nằm bên trái theo quy tắc bàn tay phải làm đường định tuyến hình bên Hình 24 Đường Perimeter Forwarding bị cơng Như chẳng may node đường bị cơng nguy thơng tin khơng chuyển đến đích cao Giải pháp đơn giản 14 sử dụng nguyên tắc, xác minh nút theo chương trên, node khơng đảm bảo tin cậy, chúng tơi tiến hành bật trạng thái forward đến k-đường dự phòng giúp tối đa hóa số đường mà gói tin đến đích Việc dĩ nhiên làm tăng chi phí băng thơng lượng nhiều node phải làm nhiệm vụ mục tiêu đạt gói tin đến đích Việc thay đổi đơn giản, mã nguồn thuật toán Perimeter Forwarding, tiến hành forward đến k láng giềng xác thực Giá trị k thay đổi tùy theo tỉ lệ gửi thành công vài phiên kiểm nghiệm Giải pháp minh họa theo hình bên dưới: Hình 25: Ví dụ cho giải pháp K đường vượt void 4.2 Ý tƣởng giải thuật Hầu hết voids sinh có nút cực tiểu địa phương (nút cực tiểu địa phương- local minima nút chọn láng giềng để chuyển tiếp gói tin)[9] Mặt khác để tránh Voids cần tránh nút cực tiểu địa phương Một kỹ thuật để phát khoảng trống kỹ thuật Boundhole Bằng cách sử dụng gói tin chuyển dọc theo biên Voids quay nút ban đầu Như Boundhole cho ta tập nút nằm biên Void Hiện giải thuật RGR Kliu đề xuất xác định FS – tập nút hàng xóm có khả chuyển tiếp gói tin Tuy nhiên số nút có khả chuyển tiếp gói tin, nằm đường biên Void khơng nên thuộc tuyến Vì lý sau: - Khả an tồn Nút thấp 15 - Giả sử trường hợp nút đủ tin cậy để sử dụng trình định tuyến Một nhiều tuyến lựa chọn nút để chuyển tiếp gói tin gây đến tắc nghẽn cho nút biên thầy Thanh có đưa Luận văn Phd Dựa giải thuật định tuyến an toàn kháng lỗi RGR Kliu đề xuất để tránh việc tắc nghẽn đường biên vượt qua voids cách an tồn “ Các nút nằm biên Void nên loại bỏ trước tính xác suất chuyển tiếp gói tin tới hàng xóm tập FS” Sơ đồ giả thuật cho k- path S 1: S thiết lập kênh giao tiếp an toàn với nút cảm biến khác 2: S phát gói tin RTS (chứa thơng tin nguồn đích) 3: Các hàng xóm S nhận gói tin RTS tiến hành xác minh Xác minh thành cơng hàng xóm thêm thơng tin nguồn đích tới bảng định tuyến đồng thời trả gói tin CTS kèm chứng nhận 4: S nhận gói tin CTS từ hàng xóm, S tiến hành xác minh gói tin CTS Nếu xác minh thành cơng S thêm thơng tin hàng xóm vào bảng định tuyến 5: S loại bỏ hết nút cực tiểu địa phương khỏi tập FS FS(𝑖 ∈ 𝐹𝑆, 𝑖 = … 𝑁) 𝐹𝑆 ′ = 𝐹𝑆 − 𝑀𝑆 Trong MS – tập nút nằm biên Void 6: S tiến hành tính xác suất Pi chuyển tiếp gói tin tới hàng xóm tập nút FS’(𝑖 ∈ 𝐹𝑆, 𝑖 = … 𝑁) có đủ độ tin cậy (𝑇𝑖 ≥ 𝜃𝑖 ) mong đợi S chọn k hàng xóm theo kỹ thuật bánh xe để chuyển tiếp gói tin S gửi flood gói tin tới k hàng xóm, vào trạng thái lắng nghe chờ ACK 8: nút hàng xóm I nhận gói tin, I trở thành nút nguồn 4.3 Yêu cầu thiết bị cấu hình D Tất nghiên cứu thực nghiệm chúng tơi tiến hành máy tính với chương trình mơ phần mềm Thơng số máy tính chúng tơi dùng là: 16  CPU: Intel Core i5-3210M 2.5 Ghz  RAM: GB  Hệ điều hành: Ubuntu 12.04 LTS Precis Pangolin  Video Card onboard Để mơ tất tham số độ trễ, thời gian gửi tin, độ lớn gói, … phải có phần cứng hỗ trợ Điều mà khơng khả thi triển khai tồn thành phần thiết bị cần thiết nghiên cứu Vì chúng tơi chọn sử dụng phần mềm mơ phỏng, số NS-2.35 cơng cụ mơ Do phần mềm miễn phí, hỗ trợ tất chuẩn giao thức bản, hỗ trợ cache, nhiều thư viện mở rộng có khả tùy biến cách thức gửi tin tốt 4.4 Kịch mơ Chương trình mơ thực NS2, mở rộng giao thức GPSR gọi RGR (resilient geographic routing) cho mạng cảm biến khơng dây Đồng thời thời có số thay đổi giao thức cài đặt IEEE 802.11 để phù hợp với thí nghiệm Trong thí nghiệm 100 cảm biến triển khai theo lưới 10 × 10 bao phủ diện tích 200 × 200 m2, nút đặt mắt lưới (đánh số đến 99, từ trái sang phải lên trên) Nút thu nhận liệu cố định (hoặc đích) nằm phía (nút 13) Bảng bên cạnh tóm tắt tham số mơ Để so sánh tỉ lệ gói tin đến đích, thí nghiệm sử dụng mơ hình kịch hình 25.1 gồm 10 nút công (70 đến 74 55 đến 59) với nút phát tín hiệu (nút 99) Các thông số sử dụng mô theo bảng Phạm vi phủ sóng R 30m Băng thơng 2Mbps Gói liệu 64B Kích thước gói tin 158B Tốc độ gửi tin 2packets/s Độ dài hàng đợi 100packets Chu kỳ gửi gói Hello 5s Thời gian hoạt động 200s Giá trị khởi tạo Ti 0.5 Công suất gửi 0.5w Công suất nhận 0.2w 17 Để xem xét mơ hình cơng khác nhau, chúng tơi sử dụng kịch khác thể hình 26 Trong kịch thứ 1, có kẻ công nằm đường ngắn từ nguồn đến đích xây dựng GPSR Trong kịch thứ 2, tất nút tạo nên đường ngắn kẻ công Trong kịch thứ 3, kẻ công tạo thành tường mạng cố gắng chia cắt nguồn đích Với kịch 1-3, chúng tơi cố định ngưỡng Kịch có cấu trúc mạng Kịch sử dụng giá trị ngưỡng khác nhau, tương ứng 0.01 0.02 Kịch thay đổi thêm điều kiện ngưỡng Chúng thay đổi tốc độ liệu số lượng nguồn thông tin để đánh giá kỹ lưỡng hiệu tác động quản lý độ tin cậy thiết lập truyền thơng khác Hình 26 Mơ hình kịch mô phỏng; (a) kịch 1, (b) kịch 2, (c) kịch 3, (d) kịch 5 Kết mô Tham số đo đạc Với kịch tiến hành đo tham số thể đặc tính chất kết hướng đến 18 Với kịch xác định tính hiệu phương pháp cũ với mơ hình liệu mới, cần xác định được: Tỉ lệ phát sai truy cập hợp pháp công trường hợp truy cập thông thường = tỉ lệ truy cập thành cơng người dùng bình thường khơng có cơng Phát sai nghĩa sinh liệu người dùng bình thường tiến hành thử kết nối đến máy chủ Web phiên truy cập khơng thành cơng – bị lọc ngăn lại Với kịch xác định tính hiệu phương pháp với mơ hình liệu chúng tơi tiến hành đo đạc:  Tỉ lệ chuyển tiếp gói tin đến đích thành cơng trường hợp có cơng  Tỉ lệ chuyển tiếp gói tin đến đích thành công thay đổi số độ tin cậy  Tỉ lệ chuyển tiếp gói tin đến đích thành cơng thay đổi số độ tin cậy tăng số lượng nút nguồn Hình 27 Kết chạy thuật toán định tuyến phục hồi Bằng cách thay đổi ngưỡng số lượng nút nguồn gửi tin nhiều tốc độ truyền tin khác chúng tơi có kết hai đồ thị 19 cài đặt giao thức tác giả (RGR) (các đường khác biểu thị kết cho tốc độ gửi gói tin) Khi tăng số lượng nút mạng cảm biến Với nút nguồn (nút 99) gửi gói tin giây, đặt ngưỡng 0.02, cấu hình thêm lỗ sâu (http://ds2.cs.purdue.edu/software/wormhole/wormhole.html) vào kịch (giữa nút 66 23),chúng tơi có thêm số kết sau : 20 Ở lần thí nghiệm thấy giao thức cũ khơng thể vượt qua tình cơng Trong giao thức nghiên cứu đem lại khả thành công vượt trội đặc biệt trường hợp tỉ lệ δt/Δt tốc độ phù hợp, số lượng nút nguồn có ảnh hưởng khơng nhỏ cần tìm hiểu Kết thử nghiệm vấn đề nghiên cứu luận văn này, lưu tại: rintechno.com/store/huong 4.6 Đánh giá kết nghiên cứu Trong q trình mơ k-đường dự phịng gói tin bị mát nhiều, tỷ lệ chuyển phát gói tin đến đích thành cơng thấp Với k = Hình 28 Kết chạy thuật tốn định tuyến phục hồi k-đường dự phịng 21 Ở đây, tỷ lệ chuyển phát gói tin đến đích thành cơng hồn tồn khơng có Như vậy, khả gói tin khơng void lớn Mặc dù định tuyến phục hồi thành công chế độ chuyển tiếp tham lam có cơng Keliu [10] thực 22 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Chúng thử nghiệm phương pháp đề xuất Tuy nhiên hiệu đạt không cao đạt số kết tốt thể hiệu phương pháp đề xuất so với số cơng trình công bố với đánh giá rõ ràng Một số thành tựu bao gồm: + Nghiên cứu thuật tốn xác minh thơng tin vị trí làm tảng cho hướng nghiên cứu tương lai + Chúng đề xuất xây dựng chế định tuyến kđường dự phòng cho gói tin vào chế độ định tuyến theo chu vi + Kết mô đánh giá ảnh hưởng trực tiếp số độ tin cậy cơng trình nghiên cứu cơng bố tác giả tài liệu [9],[10] Hƣớng phát triển Vấn đề tồn trình thực mô việc thực giải pháp theo đề xuất chưa đạt thành tựu đáng kể Cũng việc triển khai mơ hình mạng thực tế cịn gặp khó khăn sở nên công việc tiếp tục nghiên cứu 23