ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تقييم أداء خوارزمية التشفير غير المتناظر (MQQ- ENC) في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة

Performance Evaluation of Asymmetric Encryption Algorithm (MQQ-ENC) in Wireless Multimedia Sensor Networks

1279   2   3   0.0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2021
  مجال البحث هندسة اتصالات
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

تتكون شبكة الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة (WMSN) من عدد كبير من العقد الحساسة صغيرة الحجم، منخفضة الطاقة، ومحدودة الموارد، تنشر في حقل الاختبار. تمتلك هذه العقد القدرة على تحسس معطيات الوسائط المتعددة من البيئة المحيطة، وتخزينها، ومعالجتها وإرسالها في الزمن الحقيقي. تُعدّ قضية الأمن في هذه الشبكات إحدى القضايا المهمّة للدراسة، وذلك نظراً لطبيعتها الخاصّة، إضافة إلى أهمية تحقيق متطلبات الأمن الأساسية للمعلومات المُرسَلة عبر الشبكة. يُعدّ استخدام تقنيات التشفير من الأساليب الفعالة لتحقيق متطلبات الأمن الأساسية في هذه الشبكة. إنَ خوارزمية MQQ التي اقترحت حديثاً، هي إحدى خوارزميات المفتاح العام PKC، والتي حققت هذه الخوارزمية أداءً جيّداً مقارنةً مع نظيراتها من خوارزميات المفتاح العام الأخرى. نقدّم في هذا البحث دراسة تحليلية لتطبيق خوارزمية التشفير غير المتناظر MQQ في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة. لتحقيق هدفنا استخدمنا صوراً حقيقية ملتقطة من قبل عقدة حساس لاسلكي داعم للوسائط المتعددة، وتم دراسة بعض البارامترات الهامّة التي تقيم أداء هذه الخوارزمية مثل حجم المفاتيح المولدة والصور المشفرة، وزمن التنفيذ، والحيز المحجوز من ذاكرة الحساس، إضافة إلى درجة تعقيد الخوارزمية المدروسة. أظهرت النتائج أن خوارزمية MQQ-ENC قدمت أداءً جيداً، إذ أن زمن تنفيذ العمليات أفضل مما هو عليه في خوارزمية RSA. كما بينت النتائج أيضاَ ضرورة أخذ الحجم الكبير للمفتاح العام بالحسبان عند تطبيقها في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة.


ملخص البحث
تتكون شبكة الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة (WMSN) من عدد كبير من العقد الحساسة صغيرة الحجم، منخفضة الطاقة، ومحدودة الموارد، تنشر في حقل الاختبار. تمتلك هذه العقد القدرة على تحسس معطيات الوسائط المتعددة من البيئة المحيطة، وتخزينها، ومعالجتها وإرسالها في الزمن الحقيقي. تُعد قضية الأمن في هذه الشبكات إحدى القضايا المهمة للدراسة، وذلك نظراً لطبيعتها الخاصة، إضافة إلى أهمية تحقيق متطلبات الأمن الأساسية للمعلومات المُرسلة عبر الشبكة. بُذل استخدام تقنيات التشفير من الأساليب الفعالة لتحقيق متطلبات الأمن الأساسية في هذه الشبكة. إن خوارزمية MQQ التي اقترحت حديثاً، هي إحدى خوارزميات المفتاح العام PKC، والتي حققت أداء جيداً مقارنة مع نظيراتها من خوارزميات المفتاح العام الأخرى. في هذا البحث، نقدم دراسة تحليلية لتطبيق خوارزمية التشفير غير المتناظر MQQ في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة. لتحقيق هذا الهدف، استخدمنا صوراً حقيقية ملتقطة من قبل عقدة حساس لاسلكي داعم للوسائط المتعددة، وتمت دراسة بعض البارامترات الهامة التي تقيم أداء هذه الخوارزمية مثل حجم المفاتيح المولدة والصور المشفرة، وزمن التنفيذ، والحيز المحجوز من ذاكرة الحساس، إضافة إلى درجة تعقيد الخوارزمية المدروسة. أظهرت النتائج أن خوارزمية MQQ-ENC قدمت أداء جيداً، إذ أن زمن تنفيذ العمليات أفضل مما هو عليه في خوارزمية RSA. كما بينت النتائج أيضاً ضرورة أخذ الحجم الكبير للمفتاح العام بالحسبان عند تطبيقها في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يقدم البحث تحليلاً شاملاً ومفصلاً لأداء خوارزمية MQQ-ENC في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة، ويظهر نتائج إيجابية حول أداء الخوارزمية مقارنة بخوارزمية RSA. ومع ذلك، يمكن أن يكون هناك بعض النقاط التي تحتاج إلى مزيد من التوضيح والتحليل. على سبيل المثال، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير حجم المفتاح العام الكبير على أداء الشبكة بشكل عام، وكيف يمكن تحسين هذا الجانب. كما أن الدراسة قد استفادت من إجراء تجارب إضافية على أنواع مختلفة من البيانات والسيناريوهات لتقديم صورة أكثر شمولية عن أداء الخوارزمية. بالإضافة إلى ذلك، كان من الممكن تقديم توصيات أكثر تفصيلاً حول كيفية تحسين الخوارزمية وتطبيقها في بيئات مختلفة. بشكل عام، البحث يقدم مساهمة قيمة في مجال أمان شبكات الحساسات اللاسلكية، ولكنه يحتاج إلى مزيد من التعمق في بعض الجوانب لتقديم صورة أكثر اكتمالاً.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي الفوائد الرئيسية لاستخدام خوارزمية MQQ-ENC في شبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة؟

    الفوائد الرئيسية تشمل تحسين زمن تنفيذ العمليات مقارنة بخوارزمية RSA، وتحقيق مستوى أمان عالٍ بسبب صعوبة كسر المعادلات غير الخطية المستخدمة في الخوارزمية.

  2. ما هي التحديات التي تواجه تطبيق خوارزمية MQQ-ENC في شبكات الحساسات اللاسلكية؟

    أحد التحديات الرئيسية هو الحجم الكبير للمفتاح العام، والذي يتطلب مساحة تخزين كبيرة في ذاكرة الحساسات، مما قد يؤثر على أداء الشبكة بشكل عام.

  3. كيف تم تقييم أداء خوارزمية MQQ-ENC في البحث؟

    تم تقييم الأداء من خلال دراسة بارامترات مثل حجم المفاتيح المولدة والصور المشفرة، وزمن التنفيذ، والحيز المحجوز من ذاكرة الحساس، ودرجة تعقيد الخوارزمية.

  4. ما هي التوصيات التي قدمها البحث لتحسين خوارزمية MQQ-ENC؟

    البحث يقترح إجراء دراسات معمقة أكثر حول الخوارزمية، ودراسة بارامتراتها الرياضية، وإجراء أبحاث حول إمكانية تخفيض حجم المفتاح العام دون أن يؤثر بشكل كبير على سرعة الخوارزمية وأمنها.


المراجع المستخدمة
SHIM, K.; PARK, CH. And KOO, N., An Efficient MQ-Signature scheme Based on Sparse Polynomials.IEEE, Vol.8, 2020, pp. 26257-26264.
JBEILY, T.; ALKUBEILY, M. and HATEM, I.,An Efficient Adaptation of Edge Feature-Based Video Processing Algorithm for Wireless Multimedia Sensor Networks. In International Journal of Computer Science Trends and Technology (IJCST), Vol.3, No.3, 2015, pp. 156-166
GLIGOROSKI, D.; KNAPSKOG, S.; MARKOVSKI, S. and et al, The Digital Signature Scheme MQQ-SIG. arXiv:1010.3163v1 [cs.CR] ,Vol. 4, 15 Oct 2010, pp.85-91.[18]http://cpham.perso.univ-pau.fr/WSN-MODEL/wvsn.html. Last visit at 1/11/2020.
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يعد دمج الصور من أهم الأساليب المتبعة في التعامل مع الصور خاصة في الشبكات محدودة الموارد كشبكات الحساسات اللاسلكية الداعمة للوسائط المتعددة, وهو يصنف إلى تقنيات عاملة في المجال المكاني وأخرى في المجال الترددي. اعتمد هذا البحث على تقنيات الدمج في المج ال الترددي للاستفادة من المزايا التي يقدمها, وتم استخدام تحويل التجب المتقطع كونه يلائم خصائص هذا النوع من الشبكات فهو تحويل بسيط وسهل التطبيق ويحتاج لمتطلبات ذاكرة منخفضة. تمت دراسة ثلاثة طرق معتمدة على هذا التحويل وهي DCTav, DCTma, DCTah, وطبقت هذه الطرق على ثلاث مجموعات مختلفة من الصور, وبعد تقييم نتائج المحاكاة من خلال مجموعة من البارامترات تم التوصل إلى أن الطريقة الأنسب لدمج الصور الملتقطة من عقد حساسة داعمة للوسائط المتعددة هي الطريقة DCTma.
تعد عملية تحديد موقع عقد الحساسات اللاسلكية المنتشرة في الوسط ضرورية من أجل التطبيقات التي تعد فيها المعلومات المتعلقة بموقع التحسس معلومات مهمة كتطبيقات الأمن و الحماية و تتبع الأهداف و غيرها من التطبيقات. تصنف خوارزميات تحديد الموقع إلى نوعين: المع تمدة على المدى Range-based و غير المعتمدة على المدى (Range-free). ركزت الدراسة على الخوارزميات غير المعتمدة على المدى لأنها أقل كلفة من حيث متطلبات أجهزة العتاد الصلب المستخدمة. استخدم الماتلاب في محاكاة الخوارزميات، حيثُ جرى تقييم أدائها في ظل تغيير عدد العقد الشبكية، عدد العقد المرجعية، إضافة الى مجال اتصال العقد بغيةَ توضيحِ اختلافات الأداء من ناحية خطأ الموقع. أظهرت النتائج تفوق خوارزمية عدم الانتظام (Amorphous)، محققة دقة عالية في تحديد الموقع، و كلفة أقل بالنسبة الى عدد العقد المرجعية المطلوبة لتحقيق خطأ موقع صغير.
تقدم برامج المحاكاة المستخدمة ضمن مجال شبكات الحساسات اللاسلكية تمثيلاً عن النظام الحقيقي دون الحاجة للقيام بعملية نشر فعلية للعقد وما يترافق مع ذلك من تكاليفٍ باهظة, وتكون العمليات المباشرة المعرفة ضمن الطبقة الفيزيائية في معظم هذه البرامج ضمنية وغي ر مقدمة بشكلٍ واضح، وهذا ما دفعنا إلى بناء نواة لنظام منصة محاكاة افتراضية، لنكون بذلك قادرين على محاكاة عمليات البروتوكولات والخوارزميات المطبقة ضمن شبكات الحساسات على مستوى وحدة المعالجة المركزية. تهدف منصة المحاكاة المقترحة إلى مراقبة تنفيذ العمليات على المستوى المنخفض للبنية الفيزيائية لعقد الحساسات مع القدرة على التعديل عند هذا المستوى. وباعتبار أن أمن التوجيه يشكل أحد أهم التحديات ضمن شبكات الحساسات، لذا سنطبق ضمن هذا العمل إحدى خوارزميات أمن التوجيه ضمن الواجهة المتعلقة بمنصة المحاكاة المقترحة ومراقبة التنفيذ على المستوى المنخفض لعمليات المعالج، الأمر الذي يتيح لنا إمكانية اكتشاف نقاط الضعف والعمل على تحسين الخوارزميات وتطويرها. طُبِّقت ثلاثة سيناريوهات لتقييم أداء منصة المحاكاة المقترحة، حيث بينت النتائج مرونة وفعالية عالية لهذه المنصة في تتبع سير العمليات المنجَزة ضمن عقد الحساسات على مستوى لغة الـ Assembly.
غالباً ما يتم نشر شبكات الحساسات اللاسلكية بشكل عشوائي مما يجعل إمكانية تحديد مواقع العقد المنشورة أمراً غاية في التعقيد، و هو ما يسمى مشكلة تحديد مواقع العقد. إن أهمية معلومات مواقع العقد تأتي من السهولة التي تقدمها هذه المعلومات في عمليات التوجيه و التحكم بالشبكة، الأمر الذي ينعكس بشكل من الأشكال على عمل الشبكة بشكل صحيح. في الوقت الحاضر، ظهر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي يعد أهم نظام تحديد المواقع، لكن تكلفة إضافته إلى كل عقدة باهظة، لاسيما في التطبيقات التي تعتمد على شبكات كبيرة الحجم، كما سيتسبب بزيادة حجم العقدة، لذا يمكن تجهيز عدد قليل من العقد بـ GPS، و التي ستساهم بدورها في مساعدة العقد الأخرى على معرفة مواقعها.سندرس في هذه البحث خوارزمية نظام تحديد الموقع (APS) المستخدمة في شبكة الحساسات اللاسلكية تحت الماء، و فيها تكون هناك بعض العقد مجهزة بـ GPS، و التي تساهم في تحديد مواقع العقد الأخرى المتبقية في الشبكة. و سيتم اختبار فعالية استخدام هذه الخوارزمية في تحديد موقع العقدة اعتماداً على المسافة المحسوبة من قبل عقد المرساة القادرة على تحديد موقعها.
أدت كل من التكلفة المنخفضة و سهولة نشر شبكات الحساسات اللاسلكية إلى جعلها خياراً جذاباً للعديد من التطبيقات مثل تطبيقات مراقبة البيئة و التعقب في الزمن الحقيقي و الأمن و غيرها. و لكن في الواقع تتغذى عقد هذه الشبكات من البطاريات و تملك قيودا على الذاك رة , و عرض الحزمة المتاح , و القدرة على المعالجة, مما جعلها توصف بأنها شبكات ذات طبيعة مقيدة للموارد و هذا ما فرض مجموعة من التحديات على تصميم و أداء هذه الشبكات . إن سعة البطارية المحدودة في عقد الحساسات جعل موضوع استهلاك الطاقة بفعالية و كفاءة تحدٍ رئيسي في هذه الشبكات. لذا توجب على بروتوكولات التوجيه أن تستخدم الطاقة بفعالية بهدف إطالة عمر الشبكة . قمنا في هذه البحث بإجراء محاكاة لمجموعة من بروتوكولات التوجيه الهرمية و هي LEACH,SEP,DEEC,TEEN و تقييم أدائها مقارنة ببروتوكول النقل المباشر DT و ذلك في شبكات WSN المتجانسة و المتباينة باستخدام الماتلاب.

الأسئلة المقترحة

التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا