تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

  • سه شنبه ۱۷ مرداد ۱۳۹۶
  • بازدید 565 نفر
  • 1 امتیاز2 امتیاز3 امتیاز4 امتیاز5 امتیاز (43 امتیاز از 9 رای)
    Loading...

تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

در این مقاله تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV را مورد بررسی قرار دادیم و پروتکل های استفاده شده در این زمینه به همراه جزئیات عمکلرد آنها بیان شده است.

پروتکل های مسیریابی جهت تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله :

  1. پروتکل مسیریابی DMV
  2. پروتکل مسیریابی هوشمند
  3. پروتکل مسیریابی D&PMV
  4. پروتکل مسیریابی DMN

۱- پروتکل مسیریابی DMV :

یک پروتکل مسیریابی مبتنی بر خوشه برای شناسایی خودرو های سیاه چاله در شبکه های بین خودرویی می باشد و در این پروتکل خودرو های سیاه چاله شناسایی شده و از انتخاب آنها به عنوان سرخوشه جلوگیری می شود.

همچنین از آنجا که این پروتکل مبتنی بر خوشه است، سربار پیام های درخواست مسیر و پاسخ مسیر در آن کاهش یافته است. با این حال در این پروتکل مسیریابی به سرعت و شتاب خودروها توجه نشده است، همچنین در این پروتکل فقط مکانیزمی برای شناسایی خودروهای سیاه چاله ارائه شده و برای جلوگیری از نفوذ آنها در فرآیند مسیریابی کاری انجام نشده است.

در این پروتکل، خودروهای شبکه به سه دسته نرمال، غیرعادی و مخرب تقسیم شده اند. خودروی نرمال، بسته ها را به درستی دریافت یا ارسال می کند و پیام های قانونی و درستی تولید می کند. خودروی غیر عادی، خودرویی است که به منظور گمراه کردن خودروها، بسته ها را حذف و یا تکرار می کند و یا پیام های مهم را بر اساس نیات شخصی خودش از بین می برد. اگر رفتار غیر عادی خودرو V تکرار شود به طوری ارزش تخریب Td آن از مقدار آستانه δ بیشتر شود، خودروی V به عنوان خودروی مخرب شناسایی می شود. ارزش پارامتر Td مقدار بی اعتمادی رفتار خودرو را نشان می دهد. در هر خودرو دو لیست نگهداری می شود :

  1. لیست سفید
  2. لیست سیاه

لیست سفید خودرو V که باید  WLV نمایش داده می شود شامل لیستی از همسایه های خودروی V است که مقدار Td آنها کمتر از مقدار آستانه δ است.

لیست سیاه خودروی V که با BLV نمایش داده می شود شامل لیستی از همسایه های خودروی V است که مقدار Td آنها بزرگتر یا مساوی مقدار آستانه δ است.

همچنین در این پروتکل یک خودروی CA وجود دارد که مدیریت شناسه ها، رمزنگاری کلید ها و ثبت نام و نگهداری شناسه خودرو ها را در ناحیه خود بر عهده دارد.

مراحل پروتکل DMV :
  1. تعیین سرخوشه : در این پروتکل هر خودرو، یک خودرو از همسایگی خود که کمترین ارزش تخریب Td دارد را به عنوان سرخوشه انتخاب می کند. در این پروتکل می توان از پارامتر های پروتکل توزیع شده از قبیل جهت خودرو ها، دوره زمانی رهبری یک سرخوشه و دوره زمانی اعضای خوشه برای انتخاب سرخوشه نیز استفاده کرد. بعد از اینکه شبکه خوشه بندی شد، هر  خوشه عضوی از خوشه را که بعد از سرخوشه کمترین ارزش Td دارد، به عنوان سرخوشه جایگزین انتخاب می کند.
  1. اختصاص مقدار بی اعتمادی اولیه : در ابتدای ورود خودرو به شبکه، ارزش Td مساوی با یک می شود همچنین خودرو در لیست سفید خودرو های همسایه قرار می گیرد.

نظارت:  در این مرحله ابتدا برای هر خودرو، یک تعداد یکسان خودروی تأیید کننده انتخاب می شود. خودروی تأیید کننده خودروی V مقدار Td کمتری نسبت به خودروی V دارد و همچنین بایستی در ناحیه های سرخوشه و خودروی V قرار داشته باشد. ناحیه سرخوشه مساوی با دامنه انتقالش می باشد اما ناحیه خوردی V با استفاده از معادله زیر بدست می آید.

تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

TR(V): دامنه انتقال خودروی V.

Tf: تاخیر بسته درتمام خودروها.

smin و smax : به ترتیب حداکثر و حداقل سرعت خودرو ها را نشان می دهد.

  1. تعیین رفتار غیر عادی یک خودرو توسط همسایه هایش:

در این مرحله خودرو های تأیید کننده رفتار خودروی Vمانیتورینگ می کنند و در صورت مشاهده یک رفتار غیر عادی آن را به سرخوشه اطلاع می دهند. سرخوشه نیز ارزش Td خودروی V را افزایش داده و سپس به CA اطلاع می دهد CA نیز ارزش Td خودروی V را بررسی می کند و در صورتی که ارزش Td از مقدار آستانه بیشتر باشد، خودرو V به لیست سیاه منتقل می شود. هر CA لیست سیاه خود را به طور پریودیک به تمام سرخوشه های ناحیه خود می فرستد و هر سرخوشه نیز، لیست سیاه خود را به تمام خودرو های موجود در خوشه می فرستد.

زمانی که سرخوشه اصلی رفتار غیر عادی نشان دهد، خودرو های تأیید کننده خودروی سرخوشه، گزارش عملکرد غیر عادی سرخوشه را به سرخوشه جایگزین ارسال می کنند. سرخوشه جایگزین نیز Td خودش را با Td سرخوشه اصلی مقایسه می کند. در صورتی که Td سرخوشه جایگزین بزرگتر از Td سرخوشه اصلی باشد، سرخوشه جایگزین خودش را به عنوان سرخوشه انتخاب می کند و به تمام اعضای خوشه اطلاع می دهد. در غیر اینصورت سرخوشه اصلی همچنان به عنوان سرخوشه باقی می ماند. معادلات زیر ارزش Td جدید را بعد از عملکرد غیر عادی خودروی V نشان می دهند.

تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

Pc : احتمال حذف یا تکرار بسته توسط خودروی مخرب.

L : تعداد خودروهای تایید کننده.

yi : تعداد پیام های دریافت شده توسط خودروی مخرب.

 xi : تعداد پیام های حذف یا تکرارشده.

 Tdj: ارزش تخریب خودروی تایید کننده.

  1. تعیین مقدار آستانه : δ برای تعیین مقدار آستانه ارزش تخریب، باید طراح تعیین کند که هر خودرو در مدت زمانی که در شبکه حضور دارد، چه تعداد بسته می تواند حذف یا تکرار کند. که در اینجا این تعداد را با پارامتر γ نشان می دهند. پارامتر β نیز تعداد بسته های منتقل شده در خودرو در هر ثانیه نشان می دهد. با توجه به آنچه گفته شد، مقدار آستانه δ با استفاده از معادله زیر به دست می آید.
  2. بروز رسانی لیست سفید و لیست سیاه بر اساس : Td زمانی که ارزش Td خودرویV تغییر می کند، مقدار جدید Td توسط سرخوشه به تمام همسایه های خودرویV اطلاع داده می شود. همسایه های خودرویV نیز با دریافت مقدار جدید Td لیست های سفید و سیاه خود را بروز رسانی می کنند.

تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

۲- پروتکل مسیریابی هوشمند :

این پروتکل یک پروتکل مسیریابی هوشمند در شبکه های سیار موردی می باشد که در آن از مفهوم شماره ترتیب برای شناسایی گره های سیاه چاله استفاده کردند به همین خاطر در این پروتکل به هیچ پیام اضافی نیازی نیست و فقط یک فیلد شماره ترتیب به پیام های درخواست مسیر و پاسخ مسیر اضافه می شود. این پروتکل مسیریابی هوشمند علاوه بر شناسایی گره های سیاه چاله، آنها را از شبکه ایزوله می کند. مکانیزم تشخیص گره های سیاه چاله فقط در گره منبع اجرا می شود، به همین دلیل در این پروتکل سربار پردازش بر روی گره های منبع به طور  قابل ملاحضه ای قرار می گیرند.

پروتکل مسیریابی هوشمند از دو رویه زیر تشکیل شده است :
  1. شناسایی گره های سیاه چاله در طول فاز کشف مسیر پروتکل مسیریابیAODV
  2. حذف خودرو های سیاه چاله از شبکه
مراحل شناسایی گره های سیاه چاله در پروتکل مسیریابی هوشمند :
  1. گره منبع با ارسال پیام همه پخشی درخواست مسیر، فاز کشف مسیر را آغاز می کند.
  2. گره منبع از گره هایی که یک مسیر به گره مقصد دارند، پیام پاسخ مسیر دریافت می نماید.
  3. گره منبع همه پیام های پاسخ مسیر را در حافظه موقت خودش نگه می دارد.
  4. سپس گره منبع ماکزیمم شماره ترتیب دریافت شده از پیام های پاسخ مسیر را پیدا کرده و در متغیر شماره ترتیب ماکزیمم قرار می دهد.
  5. سپس گره منبع یک پیام درخواست مسیر با شماره ترتیب بالاتر از شماره ترتیب ماکزیمم ایجاد می کند
  6. همچنین گره منبع تعداد گام پیام درخواست مسیر را برابر کمترین تعداد گام پیام های پاسخ مسیردر نظر می گیرد
  7. سپس گره منبع پیام درخواست مسیر جدید را به تمام مسیر های موجود درحافظه موقت می فرستد
  8. گره های سیاه چاله پروتکل مسیریابی هوشمندام درخواست مسیر را دریافت کرده و یک پیام پاسخ مسیر با شماره ترتیب بالاتر به گره منبع می فرستند. نکته قابل توجه این است که گره های نرمال به پیام درخواست مسیر دوم پاسخ نمی دهند، زیرا شماره ترتیب پیام درخواست مسیر دومی بسیار بالاتر از شماره ترتیب افزایش یافته گره نرمال است. بنابراین نمی توانند به پیام درخواست مسیر دوم پاسخ دهند.
  9. گره منبع رویه حذف خودرو های سیاه چاله از شبکه را اجرا می کند.
مراحل حذف خودرود های سیاه چاله از شبکه در پروتکل مسیریابی هوشمند :
  1. گره منبع با استفاده از پیام های پاسخ مسیر دومی، گره های فرستنده پیام پاسخ مسیر را به عنوان گره های سیاه چاله شناسایی کرده و آدرس IP آنها را در لیست سیاه گره منبع قرار می دهد.
  2. گره منبع بعد از هر بروز رسانی در لیست سیاه خودش لیست جدید را به همه همسایگانش می فرستد. این کار تا زمانی که لیست سیاه گره های شبکه مسیر بروز رسانی شود، ادامه پیدا می کند.
  3. در پایان گره های شبکه با استفاده از لیست سیاه از شرکت گره های سیاه چاله در فرآیند انتقال داده جلوگیری می کنند.

۳- پروتکل مسیریابی D&PMV :

یک پروتکل مسیریابی برای شناسایی و جلوگیری از حمله خودرو های سیاه چاله در شبکه های بین خودرویی می باشد. مکانیزم شناسایی خودرو های سیاه چاله در این پروتکل به مانند پروتکل DMV است با این تفاوت که در این پروتکل مکانیزمی هم برای جلوگیری از نفوذ خودرو های سیاه چاله در فرآیند مسیریابی ارائه شده است. در مکانیزم مسیریابی جدید، مسیر هایی که یک یا چند تا از خودرو های میانی آنها، خودرو های سیاه چاله است، حذف می شوند در اینجا نیز بایستی خودروی تأیید کننده V ارزش تخریب کمتری نسبت به خودروی V داشته باشد و در محدوده مشترک میان فضای انتقال سر خوشه و فضای انتقال خودروی V قرار داشته باشد.

۴- پروتکل مسیریابی DMN :

پروتکل DMN یک پروتکل مسیریابی برای شناسایی خودرو های سیاه چاله می باشد که علاوه بر ارزش تخریب، بار ترافیکی و فاصله خودرو نیز در انتخاب خودرو های تأیید کننده در نظر گرفته می شود. هر چه میزان بار ترافیکی خودرو، فاصله و ارزش تخریب آن کمتر باشد، شایستگی بیشتری برای انتخاب به عنوان خودروی تأیید کننده دارد. روش آگاه کردن خودرو های شبکه از خودروی سیاه چاله شناسایی شده در این پروتکل به مانند پروتکل های پیشین است هر چند در این پروتکل به پارامتر های بیشتری از قبیل بار ترافیکی گره ها و فاصله نیز توجه شده است، با این حال در این پروتکل پایداری مسیر و کاهش سربار پروتکل AODV مورد توجه قرار نگرفته است.

مراحل اجرای پروتکل DMN :
  1. خودروی VN به شبکه های بین خودرویی متصل می شود.
  2. خودروی VN کلید های سرخوشه ها را بدست می آورد.
  3. خودروی VN با استفاده از معادله ۱ ارزش تصمیم خودرو های همسایه اش را بر ای انتخاب خودروی تأییدکننده بدست می آورد.
  4. خودروی VN خودرو هایی از همسایه اش را که ارزش DP آن از مقدار آستانه TVS کمتر است را به عنوان خودرو های تأیید کننده انتخاب می کنند. خودروی تأیید کننده باید در ناحیه های خودروی VN و خودروی سرخوشه باشد.
  5. خودرو های تأیید کننده، رفتار خوردوی VN را مانیتور می کند
  6. در صورتی که خودروی تأیید کننده، یک رفتار غیر نرمال از خودروی VN شناسایی کند.
  7. سرخوشه ارزشDV جدید را برای خودرو های VN محاسبه می کند.
  8. اگر DV کوچکتر یا مساوی مقدار آستانه TMD باشد، خودروی تأیید کننده لیست سفید ش را بروز رسانی می کند. سپس ID خودروی سیاه چاله را به سرخوشه می فرستد. سرخوشه نیز ID خودروی سیاه چاله را به همه اعضای خوشه و به CA می فرستند CA نیز ID خودروی سیاه چاله را به تمامی سرخوشه های محدوده اش ارسال می کند. هر یک از سرخوشه ها نیز ID خودروی سیاه چاله را به اعضای خودشان ارسال می کند .سپس خودروی تأیید کننده به مرحله ۵ می رود. در غیر اینصورت خودروی تأیید کننده به مرحله ۹ می رود.
  9. هر خودرو از وجود خودروی سیاه چاله آگاه شده و لیست های سفید و سیاه خودش را بروز رسانی می کند. این کار باعث جدا شدن خودرو های سیاه چاله از شبکه می شود.
  10. معادله ۱ متغییرهای DV ، LD و DS به ترتیب پهنای باند، ارزش تخریب و فاصله خودروی همسایه P از خودروی VN می باشد.

تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله در پروتکل مسیریابی AODV

معادله ۱


مشاهده ویدئو در این باره

خوشحال خواهیم شد اگر نظر خودتون رو درباره این مطلب ثبت کنید

خطا!دکمه ریفریش را بزنید
  1. تصویر آواتار کاربر 0
    احمد شجاعی فر دوشنبه , ۶ شهریور

    سلام موضوع تشخیص و جلوگیری از حمله سیاه چاله با پروتکل AODV رو میشه تو نرم افزار ns3 پیاده سازیش کرد؟

    • تصویر آواتار کاربر 1
      یعثوب سیفی زادهجمعه , ۳۱ شهریور

      بله امکانش وجود داره، در کل بیشتر مباحث شبکه های کامپیوتری در NS3 قابل شبیه سازی و پیاده سازی است.