Kablosuz duyarga ağlarında ölçeklenebilir güvenli grup haberleşmesi
Scalable secure group communication in wireless sensor networks
Yazar: ÖZGÜR SAĞLAM
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN DALKILIÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bu tezde, eş özellikli duyarga düğümlerinden oluşan geniş ölçekli Kablosuz Duyarga Ağlarında, kendi kendine organize olacak şekilde ağı denk kümelere ayıran ve düşük düğüm derecelerinde etkin performans gösteren çok zıplamalı bir kümeleme protokolü ?Tekrarlı Kümeleme (TK)? geliştirilmiş; bu protokol ile yapılandırılan bir ağda, duyarga düğümleri arasındaki güvenli haberleşme için kullanılacak ikili ortak anahtarların yerel olarak belirlenmesinde kullanılabilecek anahtar belirleme protokollerinin TK protokolü ile çapraz seviye ilişkileri ortaya konmuştur.Bu amaçla, geliştirilen TK protokolü Krishnan ve Starobinski (2006) tarafından önerilen yapılanma protokolü ile benzetim yolu ile karşılaştırılmış; artan ağ eleman sayısına göre daha hızlı ve ölçeklenebilir bir yapılanma zaman performansına sahip olduğu belirlenmiş ve düşük düğüm derecesine (7-8) sahip ağlarda yüksek kümeleme performansı gösterdiği ortaya konmuştur. TK protokolü ile güvenli haberleşme altyapısının kurulmasında ise anahtar belirleme maliyetlerinin, yapılanma performansını etkilemeden, TK protokolü ile olan çapraz ilişki kullanılarak azaltılabileceği gösterilmiş ve asimetrik anahtar belirlemenin kabul edilebilir bir bedel karşılığında simetrik anahtar ön dağıtımına göre tercih edilebileceği gösterilmiştir. Yapılanma tamamlandıktan sonra ağa yeni eleman eklenmesi veya ağdan eleman çıkarılması işlemlerinde kümeleme altyapısı sayesinde güvenlik ölçeklenebilir şekilde güncellenebilmektedir.

Abstract:
In this thesis, a multi-hop clustering protocol, namely Iterative Clustering (IC), which performs an efficient, self organizing balanced clustering in low node degrees where the sensor nodes are equally likely, has been developed and analyzed for large scale Wireless Sensor Networks. Then, the cross layer relations of the key establishment protocols, which are needed for establishing pairwise shared keys locally among sensor nodes for secure communication, and the IC protocol has been provided.For this purpose, simulation results of the developed IC protocol performance has been compared with that of network organization protocol proposed in Krishnan and Starobinski (2006). The comparison results depict that IC protocol has a faster and scalable configuration time with the increasing network size. In addition, IC protocol provides an efficient clustering performance for the networks having low node degrees (7-8). From the security point of view, it has been experimentally shown that without affecting the configuration performance of the IC protocol, cost of the key establishment can be reduced by using the cross layer relations and asymmetric key establishment can be preferred instead of symmetric key pre-distribution in exchange of an acceptable cost. After the configuration, security update for membership operations like member addition and deletion are handled in corresponding clusters which makes these operations scalable.