Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Saidi,MasoudReza Hashemi
حسین سعیدی (استاد راهنما) مسعودرضا هاشمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hosein Feizresan
حسین فیض رسان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Fault Tolerant Event Detection in Wireless Sensor Networks
Wireless sensor networks (W) have provided a very attractive and fast-growing research fields that have been receiving significant attention in recent years. These networks are applied extensively in military, medicine, industry and home applications. One application involves event detection in different environments, where we want to know whether an event has occurred or not. Generally event can be a change in environment parameters such as temperature, pressure, humidity, etc. These networks are prone to failure and defects as a result of having limited source of energy, using cheap and low quality software or hardware equipments, exposing to harsh and hazardous environments, being compromised by malicious attacks and faulty nodes. Therefore, fault tolerance has been a challenge for event detection researches in wireless sensor networks. Faults may occur due to several reasons. Fault can be referred to a simple temporarily failure of a node due to distributing process, or to a node compromised by enemy and it’s maliciously behavior. Since the failure probabilities of the network elements which are in interaction with environment are more than other elements of the network, the sensing unit of sensor nodes and communication links are investigated more often. Two types of faults are considered in this thesis, symmetric faults and asymmetric or byzantine faults. In symmetric faults, sensor nodes only sense the phenomena incorrectly while the other parts of the node such as processor, memory, radio transceiver and etc work properly and behave quite similar to the other nonfaulty nodes in terms of the rest of features and functions. In byzantine faults, a nonfaulty node could be compromised by an adversary which tend to disturb network functionality. Byzantine node transmits conflicting results or data to other nodes intentionally. The main focus of this thesis is those symmetric faults. Based on coverage range, events are divided into pervasive and non pervasive categories. At the event occurrence instance, all nodes are inside of event region under pervasive event assumption, in contrast, some nodes are out of event region under non pervasive event assumption. In detection algorithms which assume non pervasive events, boundary nodes have serious problems in making correct decision. In this thesis only pervasive events are considered. Symmetric fault tolerant event detection algorithms need to consider the minimum data transmission usage due to restricted sources of energy, and having the low error rate in event detection. This thesis will propose a symmetric fault tolerant event detection algorithm which takes two important criteria into account... Key Words: Wireless sensor network, Event detection, Pervasive and nonpervasive event, Symmetric and Byzantine fault, Fault tolerant
شبکه‌های حسگر بی سیم زمینه‌ای تحقیقاتی با رشد سریع و جذابیت بسیار را فراهم می‌کنند که توجهات زیادی را در چند سال اخیر به خود جلب کرده‌اند. این شبکه‌ها دارای کاربردهای وسیع در حوزه‌های مختلف نظامی، پزشکی، صنعتی و خانگی است. یکی از مهمترین کاربردهای این شبکه‌ها تشخیص وقوع یا عدم وقوع یک رخداد در محیط است. رخداد را در حالت کلی می‌توان تغییر در شرایط عادی محیط تعریف کرد. به عنوان نمونه، تغییر در پارامترهای فیزیکی محیط مانند تغییر دما، فشار، رطوبت و غیره. با توجه به دلایلی مانند محدودیت انرژی، استفاده از تجهیزات نرم افزاری و سخت‌افزاری با کیفیت نازل و قیمت پایین، قرار گرفتن گره های حسگر در محیط های خشن و پرخطر، حملات بدخواهانه و تسخیر گره ها توسط دشمن، این شبکه‌ها مستعد خطا و خرابی هستند. بنابراین کاربرد تشخیص رخداد در این شبکه‌ها همواره با مسئله تحمل‌پذیری در برابر خرابی مواجه بوده است. حوزه خرابی در شبکه‌های حسگر بسیار وسیع است و می‌تواند ازکارافتادگی موقتی یک گره در اثر فرآیند پخش‌کردن گره های حسگر تا تسخیر یک گره توسط دشمن و عملکرد معمولی و بدخواهانه آن در نظر گرفته شود. معمولاً قسمت هایی از شبکه حسگر که در تعامل و ارتباط با محیط هستند، بیشتر در معرض خرابی قرار دارند. به همین دلیل، خرابی حسگرها و رسانه ارتباطی بیشتر از سایر قسمت ها مورد توجه قرار دارند. در این پایان‌نامه دو نوع خرابی متقارن و نامتقارن یا بیزانتین مورد بررسی قرار گرفته است. در خرابی متقارن فرض می‌شود که گره حسگر فقط داده را بصورت نادرست از محیط حس‌کرده و بقیه قسمت‌های گره حسگر مانند پردازشگر، حافظه، فرستنده گیرنده‌ رادیوئی و غیره سالم بوده و دیگر رفتارهای گره معیوب با تمامی گره‌های همسایه یکسان است. در خرابی بیزانتین، فرض می‌شود که گره سالم به تسخیر دشمن درآمده و قصد مختل نمودن عملکرد شبکه را دارد. گره معیوب بیزانتین، متعمداً داده‌های متفاوتی را در اختیار گره‌های مختلف قرار می‌دهد. رخداد بر اساس شعاعی از محیط که تحت پوشش قرار می‌دهد، به دو دسته رخداد فراگیر و رخداد غیر فراگیر تقسیم می‌شود. در لحظه وقوع رخداد، در رخداد فراگیر همه گره‌ها در ناحیه رخداد قرار داشته و در رخداد غیرفراگیر تنها درصدی از گره‌ها در ناحیه رخداد قرار داشته و بقیه گره‌ها در خارج از ناحیه رخداد قرار دارند. الگوریتم‌های تشخیص رخداد غیرفراگیر همواره با مشکل گره‌هایی که در مرز ناحیه رخداد قرار دارند مواجه هستند. در این پایان‌نامه از فرض رخداد فراگیر استفاده شده است. الگوریتم‌های تشخیص رخداد فراگیر با تحمل‌پذیری خرابی متقارن، از یک طرف به دلیل محدودیت انرژی در شبکه‌های حسگر باید از حداقل تبادل داده بین گره‌های حسگر استفاده کرده و از طرف دیگر به‌دلیل اهمیت تشخیص صحیح رخداد در کاربردهای شبکه‌های حسگر، باید دارای کمترین میزان خطا در تشخیص باشند. با توجه به دو معیار حداقل مصرف انرژی و حداکثر تشخیص صحیح، در این پایان‌نامه الگوریتمی به‌منظور تشخیص رخداد تحمل‌پذیر در برابر خرابی متقارن ارائه می‌شود. به‌منظور مقایسه الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم‌های مشابه، 5 الگوریتم تشخیص رخداد که برگرفته از تحقیقات انجام شده در این زمینه هستند ارائه می‌گردد. کارایی الگوریتم پیشنهادی هم با ... کلمات کلیدی: شبکه حسگر بی‌سیم، تشخیص رخداد، رخداد فراگیر و غیرفراگیر، تحمل‌پذیری خرابی، خرابی متقارن و بیزانتین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی