Telsiz duyarga ağlarında çizelgeleme tabanlı güvenli veri iletimi
Scheduling based secure data transmission in wireless sensor networks
Yazar: İLKER KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN DALKILIÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı / Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Ağ benzetimi = Network simulation ; Benzetim = Simulation ; Dinleme = Listening ; Güvenlik = Security ; Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Telsiz = Wireless

Özet:
Telsiz Duyarga Ağları, kablosuz ortamın doğasından gelen olası güvenlik sorunlarını her zaman barındırmaktadır. Bu tezde, ortamda saldırganların olabileceği bilinciyle uçtan uca güvenli bir veri iletimi sağlanması için, çapraz katman tasarımıyla ele alınan yeni bir altyapı ortaya konmuştur.

Bu tez çalışmasında önerilen altyapı iki ana kavrama dayanmaktadır: çizelgeleme ve dinleme. Telsiz Duyarga Ağı çizge olarak değerlendirilip bir ağaç iletişim altyapısı kurgulanmıştır. Altyapıda, çok sıçramalı iletişimin ele alındığı bir ağdaki tüm düğümler için, kablosuz ortam erişiminde çarpışmadan kaynaklı tekrarlanan paket iletimini önlemek adına iletişimin başlangıcında bir çizelgeleme mekanizması tasarlanmıştır. Bu çizelgeleme, temel olarak ağdaki tüm düğümlerin iletişim süreçlerindeki işleyiş planıdır. Çizelgeleme altyapısı sayesinde, çok sıçramalı bir ağ kapsamındaki tüm düğümler için sürekli ve çarpışmasız paket iletimi sağlanmıştır. Bu çizelgeleme tabanlı altyapıda, ağdaki her düğümün ilettiği paketi dinlemesi olanaklı hale getirilmiştir ki böylece hata veya saldırı sebebiyle ebeveyn düğüm tarafından sorunlu veri içeren bir yönlendirme vakası çocuk düğüm tarafından tespit edilebilecektir. Ortamdaki düğümlerin konumlarına göre yedek ağaç oluşumlarının da en başta düşünülmesi sayesinde, bir hata fark eden düğümün yeniden kuruluma ihtiyaç olmadan dinamik olarak kendini kurtarabileceği ve iletişimin sürdürülebileceği hata toleranslı bir altyapı ortaya konmuştur. Önerilen bu altyapı tasarımına dayalı sistem, ns2.34 ağ benzetim platformunda kodlanmış ve çeşitli senaryo testleriyle elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.

Abstract:
Wireless Sensor Networks always hold potential security issues due to the nature of the wireless media. In this thesis, a new infrastructure with a cross-layer design providing end-to-end secure data transmission while the attackers may be involved in the environment is presented.

The infrastructure proposed in this thesis is based on two main concepts: scheduling and overhearing. The Wireless Sensor Network is considered as a graph and a tree communication infrastructure is constructed. Within the infrastructure, to prevent retransmission of packets due to collision in wireless media access, a scheduling mechanism is designed at the beginning for all nodes in a network supporting multi-hop communication. This scheduling is basically the operation plan of the communication processes of all nodes in the network. With the help of the scheduling infrastructure, continuous and collision-free packet transmission is ensured for all nodes within the scope of a multi-hop network. In this scheduling-based infrastructure, each and every node in the network is enabled to overhear the packet it transmits, so that a forwarding case in the parent node containing faulty data due to an error or an attack will be able to be detected by the child node. With the backup tree formations according to the locations of the nodes in the environment at the beginning, a fault-tolerant infrastructure is built where a node that detects a fault can dynamically recover itself and the communication can be survived without a re-installation. The system based on this proposed infrastructure is implemented in ns2.34 network simulation platform and the results obtained via tests with various scenarios are evaluated.