ارائه یک روش مسیریابی چند هدفه مبتنی بر RPL در اینترنت اشیا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

پروتکل مسیریابی برای شبکه‌های کم‌توان و پراتلاف (RPL) براساس تعاریف کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) به عنوان یک پروتکل مسیریابی استاندارد در حوزه اینترنت اشیا معرفی شده است. این پروتکل از توابع هدف مختلفی برای انتخاب مسیر بهینه استفاده می‌کند. به طور کلی مسیریابی به عوامل متعددی بستگی دارد. بنابراین مطلوب است که برای انتخاب بهترین مسیر در فرآیند مسیریابی از توابع هدف بیشتری استفاده شود. به همین علت در این پژوهش یک روش مسیریابی چند هدفه مبتنی بر RPL برای اینترنت اشیا ارائه شده است. در روش پیشنهادی علاوه بر معیار اعتماد از معیارهای جامع دیگری نیز استفاده شده است. مزیت معیارهای پیشنهادی در این است که از یک سو با وجود حملات مشهوری چون حمله رتبه و Sybil نرخ بسته‌های پراتلاف کاهش یافته است و از سوی دیگر میزان پایداری یک گره نسبت به تغییرات رتبه بیشتر می‌شود. مزایای روش پیشنهادی در این است که از یک سو با وجود حملات رتبه و Sybil، میانگین نرخ بسته‌های از دست رفته‌ی آن در سناریوهای مختلف بین 5 تا 13 درصد است، در حالی که در روش های MRHOF-RPL و SecTrust-RPL به ترتیب بین 62 تا 89 درصد و 26 تا 37 درصد است. از سوی دیگر میزان پایداری یک گره نسبت به تغییرات رتبه‌ی روش پیشنهادی در مقایسه با روش های ذکر شده بین 2 تا 8 برابر بیشتر شده است. در این مقاله جهت ارزیابی روش پیشنهادی از شبیه ساز Cooja استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Ashton, K., That ‘internet of things’ thing. RFID journal, 2009. 22(7): p. 97-114.
[2] Majid, M., et al., Applications of wireless sensor networks and internet of things frameworks in the industry revolution 4.0: A systematic literature review. Sensors, 2022. 22(6): p. 2087.
[3] Shelby, Z. and C. Bormann, 6LoWPAN: The wireless embedded Internet. Vol. 43. 2011: John Wiley & Sons.M.B.A. Haghighat, “Biometrics for Cybersecurity and Unconstrained Environments”, Ph.D. Thesis, University of Miami, USA, 2016.
[4] RFC791, I., Internet Protocol DARPA internet program protocol specification. 1981, September
[5] John, S.P. and P. Samuel, Self-organized key management with trusted certificate exchange in MANET. Ain Shams Engineering Journal, 2015. 6(1): p. 161-170.
[6] S. Deering and R. Hinden, “Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification”, RFC2460, December 1998.
[7] D. Harrington, R. Presuhn and B. Wijnen, “An Architecture for Describing SNMP Management Frameworks”, RFC2571, April 1999.
[8] Winter, T., et al., RPL: IPv6 routing protocol for low-power and lossy networks. 2012.
[9] Ko, J., et al., Connecting low-power and lossy networks to the internet. IEEE Communications Magazine, 2011. 49(4): p. 96-101.
[10] Chang, L.-H., et al. Energy-efficient oriented routing algorithm in wireless sensor networks. in Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2013 IEEE International Conference on. 2013. IEEE.
[11] Machado, K., et al., A routing protocol based on energy and link quality for internet of things applications. sensors, 2013. 13(2): p. 1942-1964.
[12] Said, O., Analysis, design and simulation of Internet of Things routing algorithm based on ant colony optimization. International Journal of Communication Systems, 2017. 30(8): p.
[13] Oteafy, S.M., F.M. Al-Turjman, and H.S. Hassanein. Pruned adaptive routing in the heterogeneous Internet of Things. in Global Communications Conference (GLOBECOM), 2012 IEEE. 2012. IEEE.
[14] Guo, J. and R. Chen. A classification of trust computation models for service-oriented internet of things systems. in Services Computing (SCC), 2015 IEEE International Conference on. 2015. IEEE.
[15] Kim, H.-S., et al., Load balancing under heavy traffic in RPL routing protocol for low power and lossy networks. IEEE Transactions on Mobile Computing, 2017. 16(4): p. 964-979
[16] Shen, J., et al., An Efficient Centroid-Based Routing Protocol for Energy Management in WSN-Assisted IoT. IEEE Access, 2017. 5: p. 18469-18479.
[17] Djedjig, N., et al. New trust metric for the RPL routing protocol. in 2017 8th International Conference on Information and Communication Systems (ICICS). 2017. IEEE.
[18] Glissa, G., A. Rachedi, and A. Meddeb. A secure routing protocol based on RPL for Internet of Things. in Global Communications Conference (GLOBECOM), 2016 IEEE. 2016. IEEE.
[19] Dhumane, A.V. and R.S. Prasad, Multi-objective fractional gravitational search algorithm for energy efficient routing in IoT. Wireless networks, 2019. 25(1): p. 399-413.
[20] Kamble, A., V.S. Malemath, and D. Patil. Security attacks and secure routing protocols in RPL-based Internet of Things: Survey. in Emerging Trends & Innovation in ICT (ICEI), 2017 International Conference on. 2017. IEEE.
[21] Airehrour, D., J.A. Gutierrez, and S.K. Ray, SecTrust-RPL: A secure trust-aware RPL routing protocol for Internet of Things. Future Generation Computer Systems, 2018
[22] Medjek, F., et al., Multicast DIS attack mitigation in RPL-based IoT-LLNs. Journal of Information Security and Applications, 2021. 61: p. 102939.
[23] Zarzoor, A.R., Optimizing RPL performance based on the selection of best route between child and root node using E-MHOF method. International Journal of Electrical & Computer Engineering (2088-8708), 2021. 11(1).
[24] Hazarika, B., R. Matam, and S. Tripathy. Multiple RPL Objective Functions for Heterogeneous IoT Networks. in International Conference on Advanced Information Networking and Applications. 2021. Springer.
[25] Gupta, N., A. Pughat, and V. Sharma, A critical analysis of RPL objective functions in internet of things paradigm. Peer-to-Peer Networking and Applications, 2021. 14(4): p. 2187-2208.
[26] Chen R, Guo J, Bao F. Trust management for SOA-based IoT and its application to service composition. IEEE Transactions on Services Computing. 2014 Oct 30;9(3):482-95.
[27] Sennan, S., et al., Energy efficient optimal parent selection based routing protocol for Internet of Things using firefly optimization algorithm. Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 2020: p. e4171.
[28] Pushpalatha, M., et al., L-RPL: RPL powered by laplacian energy for stable path selection during link failures in an Internet of Things network. Computer Networks, 2021. 184: p. 107697.