ارائه چهارچوبی مبتنی بر نظریه بازی‌ها برای جلب مشارکت گره‌ها در فرآیند شناسایی گره‌های مخرب در شبکه‌های حسگر بی‌سیم

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی - واحد قزوین - دانشکده برق و کامپیوتر

2 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران - دانشکده مهندسی کامپیوتر

چکیده

نظریه بازی‌ها به عنوان یک رویکرد جدید برای مدل کردن برخی مشکل‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم از جمله مسیریابی، تجمیع داده‌ها و تشخیص نفوذ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شبکه‌ها به دلیل داشتن محدودیت منابع انرژی و حافظه می‌توانند توسط گره‌های مخرب مورد نفوذ قرار گیرند. این گره‌ها در تلاش هستند تا با مصرف بیهوده انرژی گره‌ها باعث ایجاد اختلال در شبکه شوند. تشخیص و جلوگیری از نفوذ گره‌ها می‌تواند به عنوان یک فرایند نظارت بر فعالیت‌ها، توسط سیستم تشخیص نفوذ  انجام گیرد. به دلیل مصرف انرژی بیشتر توسط IDSها، گره‌های خودخواه تمایلی به سرخوشه شدن و فعال‌سازی IDS خود ندارند. ما در این مقاله، با ارائه مکانیسمی مبتنی بر نظریه بازی‌ها، گره‌ها را مجبور می‌کنیم تا در انتخاب سرخوشه با سایر گره‌ها همکاری کنند و اطلاعات خصوصی خود از جمله هزینه سرخوشه شدن را به درستی اعلام کنند. در این انتخاب، از پارامترهای مقدار انرژی باقی‌مانده، اعتبار و فاصله گره نسبت به ایستگاه مرکزی برای محاسبه هزینه سرخوشه استفاده می‌کنیم. بعد از انتخاب سرخوشه مناسب، یک بازی بر اساس تعادل نش بیزی بین آن و سایر گره‌های خوشه ارائه داده‌ایم تا IDS به طور مداوم روشن نماند. ارزیابی‌های صورت گرفته نشان می‌دهند که مکانیسم ما، مصرف انرژی گره‌ها را کاهش داده و باعث افزایش طول عمر شبکه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Game Theory Framework to Cooperate Nodes in Malicious Nodes Detection Process in Wireless Sensor Network

نویسندگان [English]

  • R. Bejani 1
  • M. Kalantari 2
  • A. M. Eftekhari Moghaddam 1
1 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Islamic Azad University of Qazvin, Qazvin, Iran
2 Faculty of Computer Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Game theory is used as a new approach to model some problems of wireless sensor networks such as routing, data aggregation, and intrusion detection. These networks can be vulnerable to attacks by malicious nodes due to power and memory resource limitations of nodes. These nodes try to disrupt the network with unnecessary consumption of energy. Intrusion detection and prevention is run as a process of monitoring the events occurring in a network by the IDS (Intrusion Detection System). Because of high energy consumption by the IDS, selfish nodes in the cluster are unwilling to be a cluster head and turn IDS on. In this paper, we propose a mechanism based on game theory to enforce nodes to cooperate with other nodes in cluster head election and truthfully reveal their private information including cluster head cost. In this election, we use remaining energy, reputation and distance of node from base station to calculate cluster head cost. After selecting the appropriate cluster head, we propose a game based on BNE (Bayesian Nash Equilibrium) between cluster head and other nodes, such that the CH-IDS (Cluster Head-IDS) agent is not always in ‘on’ state. As a result, the power of CH can be saved. The implementation results show that our proposed mechanism reduces node energy consumption and increases the network life.

کلیدواژه‌ها [English]

  • game theory
  • nodes cooperation
  • intrusion detection
  • malicious nodes detection
  • mechanism design
  • cluster head election
  • network security
  • wireless sensor