طراحی یک روش ارتباطی امن و سبک وزن در شبکه های حسگر آکوستیک زیرآبی

به دلیل محدودیت ها و ویژگی های منحصر به فرد کانال زیرآبی مانند پهنای باند مخابراتی کم، مقدار خطای بیت زیاد، تاخیر در انتشار قابل توجه و غیره، شبکه حسگرهای بی سیم می توانند به راحتی مورد حملات بدخواهانه قرار بگیرند. هماهنگی و مخابره پیام های زیرآبی بین حسگرها، به طور طبیعی چالش ها و نقطه نظرات امنیتی را به دنبال خود خواهد داشت. حمله بر روی پروتکل های شبکه، خصوصا پروتکل های ارتباطی می تواند به سادگی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآبی انجام پذیرد. لذا هدف از این مقاله، ارائه یک پروتکل امن و بهینه برای ارتباطات در شبکه های حسگر زیرآبی تنها مبتنی بر عملگرهای رمزنگاری سبک وزن تابع یک راهه درهم ساز و تولیدکننده اعداد تصادفی می باشد. بدین منظور، ابتدا یک سامانه متشکل از تعدادی گره های حسگر و یک گره مرکزی به عنوان دریافت کننده اطلاعات با حضور گره یا گره هایی به عنوان حمله گر مدل شده و سپس مراحل مختلف پروتکل به صورت جز به جز تشریح می گردد. در ادامه ثابت می شود که پروتکل ارتباطی ارائه شده در این مقاله امن است؛ زیرا در برابر حملات موجود در سامانه مورد نظر از قبیل: حمله تحلیل پیام، حمله دستکاری پیام، حمله بازپخش، حمله تزریق پیام جعلی، حمله داخلی و حمله بیرونی مقاوم بوده و نیز بهینه است؛ زیرا موجب بهبود در سربارهای مخابراتی و محاسباتی و حافظه مصرفی نسبت به روش های پیشین با توجه به محدودیت های موجود در اجزای شبکه می گردد. به طوری که بیش از هزاران برابر در مصرف حافظه ذخیره سازی، ۳/۵ برابر در سربار مخابراتی و ۲/۷۵ برابر در هزینه محاسباتی روش قبلی را بهبود داده است. همچنین آزمون های آماری نشان می دهند که داده های رمزشده در پروتکل پیشنهادی به مقدار قابل قبولی تصادفی بوده و از یکدیگر مستقل می باشند. در انتها نیز به منظور هر چه عملی تر نمودن روش پیشنهادی در این مقاله و همچنین مقایسه چالش ها و منابع مصرفی این روش با روش های پیشین به هدف پیاده سازی در بستر سخت افزار، پیاده سازی مولفه های رمزنگاری مورد نیاز بر روی تراشه FPGA صورت می گیرد.

Keywords:

شبکه حسگر آکوستیک زیرآبی , پروتکل امنیتی سبک وزن , تهدیدات زیرآبی