6-Mavzu Toza topologiyaga ega tarmoqlarning aloqa arxitekturasi. Mes va Manet tarmoqlari. Simsiz lokal tarmoqlarni marshrutlash protokollari Marshrutlash

8-mavzu
Simsiz tarmoqlar xavfsizligi. Simsiz sensorlar tarmog'i arxitekturasi


Simsiz sensor tarmog'i yoki simsiz sensorli tarmoq radiokanal orqali o'zaro bog'langan ko'plab sensorlar va aktuatorlarning taqsimlangan, o'zini o'zi tashkil qiluvchi tarmog'idir .Bunday tarmoqning qamrov maydoni xabarlarni bir tugundan boshqasiga o'tkazish qobiliyati tufayli bir necha metrdan bir necha kilometrgacha bo'lishi mumkin va tarqalish muhitiga bog'liq (o'rmon , shaharsozlik, suv havzalari) va er.
Sensor tarmog'ining birinchi prototiplaridan biri suv osti kemalarini aniqlash va aniqlash uchun mo'ljallangan SOSUS deb hisoblanishi mumkin .
1990-yillarning oʻrtalarida simsiz sensorli tarmoq texnologiyalari faol rivojlana boshladi, 2000-yillarning boshlarida mikroelektronikaning rivojlanishi bunday qurilmalar uchun ancha arzon elementlar bazasini ishlab chiqarish imkonini berdi . 2010-yillarning boshidagi simsiz sensor tarmoqlari asosan ZigBee standartiga asoslangan .
Ko'pgina sohalar va faoliyat (sanoat, transport, kommunal xizmatlar, xavfsizlik) sensorli tarmoqlarni joriy etishdan manfaatdor va iste'molchilar soni doimiy ravishda o'sib bormoqda. Ushbu tendentsiya texnologik jarayonlarning murakkablashishi, ishlab chiqarishning rivojlanishi, xavfsizlik, resurslarni nazorat qilish va inventarizatsiyadan foydalanish segmentlariga odamlarning ehtiyojlarini kengaytirish bilan bog'liq. Mikroelektron texnologiyalarning rivojlanishi bilan sanoatda , uy-joy kommunal xo'jaligida va uy xo'jaligida sensorli tarmoqlarni qo'llash bilan bog'liq yangi amaliy vazifalar va nazariy muammolar paydo bo'ldi . Arzon simsiz foydalanishSensorni boshqarish moslamalari telemetriya va boshqaruv tizimlaridan foydalanish uchun yangi maydonlarni ochadi, masalan:

• 
  Aktuatorlarning mumkin bo'lgan nosozliklarini o'z vaqtida aniqlash, tebranish, harorat, bosim va boshqalar kabi parametrlarni nazorat qilish;
  
• 
  real vaqt rejimida kuzatilayotgan ob'ektning masofaviy tizimlariga kirishni boshqarish ;
  
  • 
    muzey boyliklarini muhofaza qilishni ta'minlash ;
    
  • 
    eksponatlarni hisobga olish;
    
  • 
    eksponatlarni avtomatik qayta ko'rib chiqish;
    
• 
  Sanoat aktivlarini tekshirish va texnik xizmat ko'rsatishni avtomatlashtirish;
  
• 
  Tijorat aktivlarini boshqarish;
  
• 
  Energiya va resurslarni tejash texnologiyalarida komponentlar sifatida qo'llanilishi ;
  
• 
  Atrof-muhitning ekologik parametrlarini nazorat qilish
  

Shuni ta'kidlash kerakki, sensor tarmoqlarining uzoq tarixiga qaramay ^[3] , sensorlar tarmog'ini qurish kontseptsiyasi nihoyat shakllanmadi va ma'lum dasturiy va apparat (platforma) echimlarida ifoda etilmagan. Sensor tarmoqlarini joriy bosqichda amalga oshirish ko'p jihatdan sanoat vazifasining o'ziga xos talablariga bog'liq. Arxitektura, dasturiy ta'minot va apparat ta'minotini amalga oshirish intensiv texnologiyalarni shakllantirish bosqichida bo'lib, kelajakdagi ishlab chiqaruvchilar uchun texnologik joyni izlash uchun ishlab chiquvchilarning e'tiborini tortadi.
Simsiz sensor tarmoqlari miniatyura hisoblash qurilmalaridan iborat - motes , sensorlar (masalan, harorat, bosim, yorug'lik, tebranish darajasi, joylashuv va boshqalar) va transmitterlar bilan jihozlangan.ma'lum radio diapazonida ishlaydi. Moslashuvchan arxitektura, arzonlashtirilgan o'rnatish xarajatlari simsiz aqlli sensor tarmoqlarni boshqa simsiz va simli ma'lumotlarni uzatish interfeyslaridan ajratib turadi, ayniqsa, bir-biriga bog'langan ko'p sonli qurilmalar haqida gap ketganda, sensor tarmog'i 65 000 tagacha qurilmalarni ulash imkonini beradi. Simsiz echimlar narxining doimiy pasayishi, ularning ishlash parametrlarining oshishi telemetriya ma'lumotlarini yig'ish tizimlarida, masofaviy diagnostika vositalarida va ma'lumot almashishda simli echimlardan asta-sekin simsiz ulanishga o'tish imkonini beradi. "Datchik tarmog'i" bugungi kunda yaxshi tasdiqlangan atama bo'lib, alohida tugunlarning taqsimlangan, o'zini o'zi tashkil etuvchi, nosozliklarga chidamli, qarovsiz va qurilmalarni o'rnatishni talab qilmaydigan tarmog'ini bildiradi ^[5]. Sensor tarmog'ining har bir tugunida tashqi muhitni kuzatish uchun turli xil sensorlar, mikrokompyuter va radio qabul qiluvchi bo'lishi mumkin. Bu qurilmaga o'lchovlarni amalga oshirish, mustaqil ravishda dastlabki ma'lumotlarni qayta ishlash va tashqi axborot tizimi bilan aloqani ta'minlash imkonini beradi.
Relayli qisqa masofali radioaloqa texnologiyasi 802.15.4 / ZigBee , "Sensor tarmoqlari" nomi bilan tanilgan, resurslar va jarayonlarni kuzatish va boshqarish uchun o'z-o'zini tashkil etuvchi nosozliklarga chidamli taqsimlangan tizimlarni ishlab chiqishning zamonaviy yo'nalishlaridan biridir. Bugungi kunda simsiz sensor tarmoqlari texnologiyasi sensorlarning ishlashi uchun muhim bo'lgan monitoring va nazorat vazifalarini hal qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan yagona simsiz texnologiyadir. Simsiz tarmoqqa integratsiyalangan sensorlar ma'lumotlarni yig'ish, qayta ishlash va uzatish uchun hududiy taqsimlangan o'zini o'zi tashkil qilish tizimini tashkil qiladi. Qo'llashning asosiy sohasi jismoniy muhit va ob'ektlarning o'lchangan parametrlarini nazorat qilish va kuzatishdir ^[6] .
Qabul qilingan IEEE 802.15.4 standarti past tezlikdagi simsiz shaxsiy tarmoq tarmoqlari uchun simsiz ulanishni boshqarish va jismoniy qatlamni, ya'ni OSI tarmoq modeliga muvofiq ikkita pastki qatlamni tavsiflaydi . "Klassik" sensor tarmog'i arxitekturasi odatdagi tugunga asoslangan bo'lib, u ^[7] ni o'z ichiga oladi, RC2200AT-SPPIO tipik tuguniga misol ^[8] :

• 
  radio yo'li;
  
• 
  protsessor moduli;
  
• 
  batareya;
  
• 
  turli sensorlar.
  

Sensor sifatida ISO 24730-5 standartiga mos keladigan odatiy sensor tarmog'i tugunida ikkinchi transmitterdan foydalanish sensor tarmog'idan nafaqat media va ob'ektlar parametrlarini kuzatish, balki joylashishni aniqlash va aniqlash uchun ham foydalanishga imkon beradi. maxsus radio chastota teglari bilan jihozlangan ob'ektlarning harakatlarini kuzating . Bunday tugunlardan qurilgan sensor tarmog'i simsiz RTLS infratuzilmasini tashkil qiladi .
Simsiz sensor tarmoqlari (WSN) turli xil atrof-muhit ko'rsatkichlarini kuzatish uchun ishlatiladi, ular sensorli tugunlar to'plamidir, bu erda har bir tugun boshqa tarmoq tugunlari bilan ikki tomonlama aloqaga ega. Marshrutlash protokollari ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi. Simsiz sensor tarmog'ida xavfsizlik juda muhim masala, shuning uchun tugunlarning xavfsiz ulanishiga katta e'tibor beriladi. Simsiz sensor tarmog'idagi tugunlar avtonom muhitda joylashtirilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, xavfsizlikka ta'sir qiluvchi ko'plab boshqa omillar mavjudligi sababli FSUda xavfsizlik masalalari bo'yicha standart qoidalar mavjud emas. Simsiz sensor tarmoqlari jismoniy va atrof-muhit sharoitlarini kuzatish uchun ko'plab aqlli qurilmalardan iborat. Simsiz sensorli tarmoqlar ma'lumotlarni yig'adi va ikki tomonlama aloqa yordamida ma'lumotlarni almashadi. Ikki tomonlama aloqa mijozlarga tarmoq bilan o'zaro aloqa qilish imkonini beradi. WSNda ko'plab tugunlar maxsus tarmoq orqali ulanadi va geografik mintaqa bo'ylab taqsimlanadi. Ushbu tugunlar turli funktsiyalar uchun ishlatiladi va rejalashtirilmasdan tarqaladi. Ushbu sensorlar bir-biri bilan aloqa qilishlari va tugunni tayanch stantsiyaga uzatadigan har qanday sensor tugunlari haqida ma'lumot to'plashlari mumkin. Foydalanuvchi ushbu ma'lumotlarni oladi. Datchiklar to'rt qismdan iborat: sensorli blok, ishlov berish bloki, uzatish bloki, quvvat bloki. Sensor ma'lumotlarni qabul qiladi va analog signalni raqamli signalga aylantirish orqali uzatadi. Transmissiya bloki ma'lumotlarni yuboradi va oladi. WSNda simsiz tarmoqdan foydalanishga cheklovlar yaratadigan ba'zi muammolar mavjud, masalan: cheklangan quvvat, masshtablilik va harakatchanlik, dinamik tarmoq topologiyalari, moslashuvchanlik, ma'lumot yig'ish, xizmat ko'rsatish sifati, xavfsizlik. Haqiqiy hayotda simsiz sensorli tarmoqlarda atrof-muhitni kuzatishga qodir bo'lgan aniqlash, qayta ishlash va aloqa qurilmalari kabi ko'plab qurilmalar mavjud. Ular harbiy kuzatuv kabi turli sohalarda muhim ahamiyatga ega [1]. WSNda xostni egallab olish, jismoniy aralashuv, DOS va boshqalar kabi ko'plab tahdidlar mavjud. Hisoblash quvvati etishmasligi, cheklangan xotira va energiya tufayli eski xavfsizlik mexanizmlari mos kelmaydi [2]. Ushbu cheklovlar bizni hisoblash tezligi va quvvat sarfi nuqtai nazaridan samarali echimlar haqida o'ylashga majbur qiladi. WSN xavfsizligini ta'minlash uchun kriptografik primitivlar, kalitlarni boshqarishni qo'llab-quvvatlash, Mac darajasida autentifikatsiyani ta'minlash, xavfsiz ma'lumotlarni yig'ish va boshqa shunga o'xshash tavsiyalar kabi ko'plab ko'rsatmalar talab etiladi. WNS kashfiyot, kuzatish va tasniflash kabi yuqori darajadagi ishlov berish vazifalarini bajarish uchun mo'ljallangan. Tarmoqlardagi ma'lumotlar buzg'unchidan himoyalangan bo'lishi kerak - bu WSNda eng yuqori ustuvorlikdir.

9-Mavzu
Simsiz sensorli tarmoqlar xavfsizligini ta'minlash muammosi