یکپارچه سازی امن داده ها با دقت بالا و کارآمدی انرژی مناسب در WSN ها
چکیده
با توجه به ویژگی ها و خصوصیات ذاتی حسگرهای (سنسورهای) منابع- محدود، بار اضافی (overhead) ارتباطی همواره به عنوان یک مشکل اصلی و عمده در شبکه های حسگر بی سیم (WSNs) مطرح می باشد. تجمع و ادغام داده ها، نوعی تکنیک مهم و کاربردی به منظور کاهش بار اضافی ارتباطی و همچنین طول عمر شبکه های ممتد (امتداد یافته) می باشد.از آن جایی که نتایج ادغام داده ها اغلب به منظور اتخاذ تصمیم های حیاتی و مهم به کارگیری می شود، دقت نهایی نتایج این یکپارچه سازی (ادغام) داده ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد. علاوه بر این، از آن جایی که تعداد و کاربرد شبکه های حسگر بی سیم به کار رفته در برنامه های کاربردی امنیتی- حیاتی در حال افزایش چشمگیری می باشد، بایستی فاکتور امنیت را نیز در فاکتورهای مورد توجه (مطالعه) قرار دهیم. در نتیجه در این گونه برنامه های کاربردی، پروتوکول های ادغام و یکپارچه سازی داده ها بایستی در کنار دقت و کارآمدی انرژی بالا، قادر به جلوگیری از سرقت اطلاعات خصوصی و محرمانه نگهداری شده به وسیله ی هر یک از گره های حسگر نیز باشند. در این مقاله، یک طرح کلی با دقت بالا و کارآمدی انرژی مناسب (EEHA) را به منظور ادغام و یکپارچه سازی امن داده ها پیشنهاد شده است. ایده اصلی بکارگیری شده در این طرح این است که فرایند ادغام دقیق و امن داده ها، بدون آزادسازی خواندن های حسگرهای خصوصی و بدون معرفی بار اضافی چشمگیر بر حسگرهای محدود- به باتری میسر و ممکن می باشد. در نهایت به منظور ارزیابی عملکرد EEHA به انجام شبیه سازی های گسترده پرداختیم. تجزیه تحلیل ها و شبیه سازی صورت گرفته در این مقاله نشان می دهد که EEHA در مقایسه با طرح های موجود از دقت و کارآمدی انرژی بالاتری برخوردار می باشد.
1.مقدمه و معرفی
امرزوه شبکه های حسگر بی سیم از محبوبیت روز افزونی در بسیاری از برنامه های کاربردی برخوردار می باشند، از جمله ی این برنامه ها می توان به برنامه های نظارتی و مراقبتی نظامی و غیر نظامی (مثلا با استفاده از دوربین های مدار بسته) اشاره کرد. یک شبکه ی حسگر بی سیم متشکل از صدها هزار حسگر منابع- محدود بسیار ریز می باشد که به وسیله ی باتری های غیرقابل شارژ تجهیز می گردند. در این گونه سنسورها یا حسگرها، میزان مصرف انرژی در فرایند انتقال و مخابره داده ها بسیار بیشتر از فرایند محاسباتی آن ها می باشد. در نتیجه، مقدار عددی بار اضافی (اور هد) ارتباطی بایستی تا حد ممکن (تا جایی که امکان دارد) در پایین ترین سطح خود قرار داشته باشد؛ نتیجه این پایین بودن سطح بار اضافی را می توان در افزایش طول عمر این شبکه های حسگر بی سیم به وضوح مشاهده کرد. شبکه های حسگر بزرگ اغلب مقادیر بسیار زیادی (قابل توجهی) از داده ها را تولید می کنند، بنابراین افزونگی و فراوانی بالایی را نیز می توان در داده های ردیفی آن ها مشاهده نمود. بنابراین، طراحی نوعی تکنیک کارآمد پردازشی در جهت کاهش افزونگی داده ها و مقدار این انتقال (مخابره) از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. ادغام داده ها نوعی پارادیم اساسی، برای از بین بردن افزونگی و فراوانی داده ها و همچنین ذخیره انرژی می باشد. در حین فرایند پردازش ادغام داده ها، گره های حسگر به صورت سلسله مراتب درختی ریشه گذاری شده در ایستگاه پایه سازمان دهی شدند (BS). گره های غیر برگی به عنوان ادغام کننده ها عمل می کنند، داده های جمع آوری شده از گره های کودک ترکیب کرده و سپس نتایج ادغام سازی شده را به سمت BS خواهند فرستاد. در این مسیر، به جای جمع بندی (جمع کردن) داده های تولید شده در هر گره، تنها داده های ادغام سازی شده به ایستگاه پایه بر خواهند گشت. در مقایسه با رویکرد متمرکزسازی شده که در آن تمامی داده های ردیفی به ایستگاه پایه بر می گردند، ادغام سازی داده ها می تواند به شکل چشمگیری باعث کاهش بار اضافی ارتباطی شده و در نتیجه طول عمر شبکه ی حسگر بی سیم را افزایش ببخشد.
abstract
Due to the inherent characteristics of resource-constrained sensors, communication overhead is always a major concern in wireless sensor networks (WSNs). Data aggregation is an essential technique to reduce the communication overhead and prolong network lifetime. Since data aggregation results are usually used to make critical decisions, the accuracy of final aggregation results is very important. Furthermore, as wireless sensor networks are increasing being deployed in security-critical applications, we should take security into consideration as well. Therefore, for such applications, data aggregation protocols must be highly energy efficient and highly accurate while being able to prevent an adversary from stealing private data held by each sensor node. In this paper, we propose an energy-efficient and high-accuracy (EEHA) scheme for secure data aggregation. The main idea of our scheme is that accurate data aggregation is achieved without releasing private sensor readings and without introducing significant overhead on the battery-limited sensors. We conduct extensive simulations to evaluate the performance of EEHA. Our analysis and simulations show that EEHA is more efficient and accurate than the existing scheme.
1. Introduction
Wireless sensor networks are becoming increasingly popular in many applications [1–4] such as military surveillance and civilian usage. A wireless sensor network is composed of hundreds or thousands of tiny resource-constrained sensors, equipped with nonrechargeable batteries. For such sensors, transmission is much more energy consuming than computation. Therefore, the amount of communication overhead should be kept as low as possible, in order to extend the lifetime of wireless sensor networks (WSNs). Large sensor networks usually generate substantial amounts of data, and as in many cases, there is high redundancy in their raw data. Hence, it is important to design efficient data processing technique to reduce redundant data and the amount of transmission. Data aggregation [6–10] is an essential paradigm to eliminate data redundancy and save energy. During a typical data aggregation process, sensor nodes are organized into a tree hierarchy rooted at the base station (BS). The non-leaf nodes act as aggregators, fusing data collected from their child nodes and forwarding the aggregated results towards the BS. In this way, only aggregated data are returned to the base station, rather than the summation of the data generated in each node. Compared with the centralized approach where all raw data are returned, data aggregation can reduce communication overhead significantly and hence increase the lifetime of WSNs.
چکیده
1.مقدمه و معرفی
2. کارها و تحقیقات مرتبط
3. مدل سیستمی و اهداف طراحی
3.1 مدل شبکه
3.2 مدل تهاجمی
3.3 اهداف طراحی
4. ادغام و یکپارچه سازی داده ها به شیوه ای دقیق (با دقت بالا) و با کارایی انرژی بالای
5 تجزیه تحلیل عملکرد و مطالعه ی شبیه سازی
5.1 تنظمیات مربوط به فرایند شبیه سازی
5.2 ارزیابی عملکرد
2.3 بحث و نتیجه گیری
6. نتیجه گیری
abstract
1. Introduction
2. Related work
3. System model and design objectives
3.1. Network model
3.2. Attack model
3.3. Design objectives
4. Energy-efficient and high-accuracy secure data aggregation
5. Simulation study and performance analysis
5.1. Simulation setting
5.2. Performance evaluation
5.3. Discussions
6. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه