روشی توزیع شده برای تشخیص ناهنجاری در شبکه های حسگر بی سیم

هر شبکه حسگر بی سیم (wsn) از تعداد زیادی گره حسگر تشکیل می شود که در یک محیط پراکنده شده و داده های مختلفی را جمع آوری می کنند. گره های حسگر در توان پردازشی، انرژی و پهنای باند دارای محدودیت هایی هستند. این محدودیت ها، شبکه های حسگر را در برابر حملات مختلفی در معرض خطر قرار می دهد. از شبکه های حسگر بی سیم در کاربردهای مختلفی از قبیل نظارت بر محیط و میادین جنگی استفاده می شود. به دلیل طبیعت بحرانی این کاربردها، تشخیص ناهنجاری در شبکه های حسگر بی سیم از اهمیت زیادی برخوردار است. ناهنجاری در شبکه های حسگر بی سیم ممکن است به علت خرابی گره ها یا وجود گره های سازش کار در شبکه باشد. یکی از چالش های مهم در طراحی شبکه های حسگر بی سیم وجود محدودیت در مصرف انرژی گره ها است. بنابراین، هر رویکرد امنیتی برای تشخیص ناهنجاری در این شبکه ها باید از دقت بالایی برخوردار بوده و در مصرف انرژی گره ها صرفه جویی کند. در این پژوهش، دو رویکرد توزیع شده برای تشخیص ناهنجاری در شبکه های حسگر بی سیم ارائه می شود. رویکرد اول با نام dpcaad برای تشخیص ناهنجاری در داده های جمع آوری شده توسط گره های حسگر در یک شبکه حسگر بی سیم ارائه شده است که با انجام پردازش درون شبکه ای هزینه ارتباطاتی را کاهش می دهد. در این رویکرد از تحلیل مولفه های اصلی توزیع شده (dpca) و الگوریتم خوشه بندی پهنا ثابت (fwc) برای ایجاد نمای عادی سراسری و تشخیص ناهنجاری استفاده می شود. همچنین، با استفاده از ضرایب وزن دار حاصل از منحنی فراموشی نمای عادی سراسری به روزرسانی می شود. رویکرد دوم با نام pcadid برای تشخیص ناهنجاری در ترافیک شبکه ارائه شده است که مصرف انرژی و حافظه در شبکه را با توزیع فرآیند ایجاد و به روزرسانی نمای عادی بین تمام گره های ناظر کاهش می دهد. در این رویکرد در هر گره ناظر یک زیرنمای متفاوت از ترافیک عادی شبکه ایجاد می شود. مجموعه این زیرنماها، نمای سراسری ترافیک شبکه را تشکیل می دهد. سپس گره های ناظر از نمای عادی سراسری تشکیل شده برای تشخیص حملات مسیریابی استفاده می کنند. برای ارزیابی کارآیی dpcaad از داده های واقعی جمع آوری شده توسط گره های حسگر در آزمایشگاه اینتل- برکلی استفاده شده است. نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که رویکرد پیشنهادی از نرخ تشخیص قابل مقایسه ای نسبت به رویکرد تشخیص ناهنجاری متمرکز برخوردار می باشد، در حالی که هزینه ارتباطی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. برای ارزیابی کارآیی pcadid شبکه حسگر بی سیم با استفاده از بسته گسترش داده شده توسط آزمایشگاه تحقیقاتی ناوال روی ns2 شبیه سازی شد و کارآیی آن در برابر حملات گودال فعال و غیرفعال مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان می دهند که رویکرد پیشنهادی از کارآیی قابل توجهی در تشخیص این حملات برخوردار است.