Chương 1: Giới thiệu tổng quan về dé tài luận văn, giúp người đọc có cái nhìn tong quan vé dé tai va những nội dung chính thực hiện trong luận văn. Chương 2 và chương 3: Giới thiệu về mạng cảm biến không dây và ứng dụng của mạng cảm biến không dây trong đời sống. Tiếp đó, luận văn giới thiệu về mạng cảm biến không dây hỗ trợ hệ cơ sở dữ liệu TinySQL, ý nghĩa và ưu khuyết điểm của TinySQL. Cũng như nhiều ứng dụng của mạng cảm biến không Tpavy | dây khác, TinySQL không hỗ trợ cơ chế bảo mật dữ liệu được truyền trong mạng, từ đó luận văn có ý tưởng cân phải thiết kế một giao thức bảo mật phù hợp với TinySQL.
Chương 4: Luận văn trình bay kết quả nghiên cứu về các phương pháp bảo mật đáng chú ý đang được sử dụng cho mạng cảm biến không dây, phân tích ưu khuyết điểm dé từ đó có thé dé xuất một cơ chế bảo mật phù hợp hơn. Trong quá trình nghiên cứu, luận văn nhận thay rằng có một số thuật toán và giao thức bao mật mạnh có thể ứng dụng để xây một giao thức đạt mục tiêu dé ra như ECC, AES, MD5, HMAC, PRF và TLS. Phân tiếp theo, luận văn trình bày chỉ tiết cơ chế bảo mật được thiết kế dành riêng cho mang cảm biến không dây có hỗ trợ TinySQL được đặt tên la Lightweight TLS (Lw-TLS). Lw-TLS được lay y tuong từ giao thức TLS nhưng có nhiều sự thay đối va tối ưu dé phù hợp với mạng cảm biến không dây.
Chương 5: Thực hiện và đánh giá quá trình mô phỏng nham chứng minh kha năng của giao thức LightWeight TLS có thể phù hợp để triển khai trong mạng cảm biến không dây, cũng như xác định những hạn chế để có thể tìm phương án tôi ưu hơn. Chương 6: Luận văn trình bày kết quả đạt được và hướng phát triển để hoàn thiện hơn trong tương lai. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: o Nghiên cứu, xây dung giao thức bao mật tương thích với TinySQL và mang cảm biến không dây. o Giao thức bao mật phải đáp ứng các tiêu chí bảo mật dành cho mang cam biến không dây gồm tính riêng tư (confidentility), tính xác thực (authentication), tính không thé chối từ (integrity), tính sẵn sàng (available), tính phục hồi (resilence), tiết kiệm năng lượng, sử dụng it tài nguyên CPU và RAM của thiết bị, có khả năng mở rộng khi có node mới gia nhập mạng Tpœvy 2 WSNs, có thé tạo kênh được một kênh liên lạc khi thực hiện giao thức dễ dàng (conectivity).
o Năng lượng tiêu tốn thêm trên các node cảm biến khi triển khai giao thức bảo mật không tăng quá 30%. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng o Ung dụng mã hóa ECC vào van dé bảo mật cho mạng cảm biến không dây. o Xây dựng giao thức bảo mật Lw-TLS dùng để bảo mật kết nối điểm điểm giữa 2 node. o Danh giá ưu khuyết điểm của giao thức Lw-TLS.
o Đánh gia kha năng giao thức bảo mật Lw-TLS bị phá vỡ o_Đánh giá tốc độ xử lý truyền nhận dữ liệu của TinySQL sau khi tích hợp giao thức bảo mật. Phạm vi o Cac cơ chê bảo mật dùng trong mạng cảm biên không day. o Các tiêu chuân đánh giá về sự bao mật trong mạng cảm biên không dây. © Việc sử dụng các cơ chê bao mật như thê nào dé phù hop với mục dich sử dụng của mạng cảm biến không dây.
Tpavy 3 Chương 2: Mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây là một tập hợp nhiều node mạng cỡ nhỏ, có thể phân bố ngẫu nhiên trong môi trường. Mỗi thiết bị giao tiếp với nhau thông qua một kênh truyền không dây công suất thấp, và tài nguyên trên mỗi thiết bị rất hạn chế về tốc độ của bộ vi xử lý, bộ nhớ chỉ vài KiloByte, năng lượng cung cấp từ pin cỡ nhỏ. Trong mạng cảm biến không dây, dữ liệu thường được truyền multi- hop trước khi có thé tới sink node, là thiết bị kết nối với máy tính để chuyển thông tin thu thập được cho người dùng hoặc một máy tính. Việc kết nối trực tiếp giữa sink node và các node cảm biến thường hạn chế vì công suất phát được điều chỉnh thấp nhằm tiết kiệm năng lượng.
Mang cảm biến không dây (WSNs) có thé được xem là một dạng của mạng ad-hoc vì nó có thể thiết lập một mạng mà không cần đến một thiết bị điều khiển trung tâm hoặc cần phải có một hạ tầng mạng sẵn. Tuy nhiên WSNs có đặc điểm riêng là tài nguyên hạn chế, thường có một lượng lớn các node được triển khai với mật độ cao, và thường các node không thay đổi vị trị đặt. Với mang máy tính thông thường, nhiệm vu QoS được đặt hàng đầu, WSNs tập trung vào van dé sử dụng tiết kiệm năng lượng để kéo dai thời gian sử dụng. Các node cảm biến trong WSNs tự quản lý để có thé tham gia vào một mạng cảm biến, vì chúng thường được đặt một cách ngẫu nhiên ở nơi mà con người khó tiếp cận.
Ví du, dé đặt các node cảm bién giám sát một khu riêng, người ta thường rãi các node bằng máy bay. Sensor Node là những thiết bị có nhiệm vụ thu thập thông tin từ môi trường bên ngoài qua các cảm biến, ghi lại thông tin trong bộ nhớ và gửi trở lại người dùng qua mạng cảm biến. Các node này sử dụng Pin, do đó thường sử dụng những vi xử lý có tốc độ thấp nhưng tối ưu về chi phí năng lượng như chip MSP430. Trên các node này có thể gan được nhiều loại cảm biến như nhiệt độ, ánh sáng, áp suất khí, địa chấn, từ trường, hồng ngoại, độ âm, âm thanh.
Ngoài ra, các node cảm biến có thể mở rộng thêm chức năng điều khiến các thiết bị khác néu cân thiết. Tpavy 4 "Hư DURACELE FE WeC mote Mica Mica2 TelosB Iris Two AA (1999) (2001) (2003) (2007) (2008) Hình 2. 1 - Các Node mạng cảm biến được ưa chuộng cho WSNs Node Sink (Base Station) đóng vai trò là thiết bị trung tâm có nhiệm vu thu thập dữ liệu trong WSNs. Nó có khả năng phân tích dữ liệu, hiện thị cho người dùng, hoặc gửi đến một hệ thống khác.
Node Sink có cấu hình mạnh hơn so với Node cảm biến do phải xử lý nhiều tác phụ phức tạp hơn và thường được kết nối trực tiếp vào máy tính. Base station Internet | Region Hình 2. 2 - Mô hình một mạng cảm biến không dây đơn giản Một thành phan rat quan trọng trong mang cảm biến là hệ điều hành, có nhiệm vu quản lý phân cứng và cung cap các dịch vụ ở tang ứng dụng. Hệ điêu hành cho các node mạng cảm biến được thiết kế tối ưu, phù hợp với tài nguyên Tpavy 5 hạn chế.
Hai hệ điều hành phố biến nhất dành cho WSNs là Contiki và TinyOS. Contiki được sử dụng phô biến ở châu Au, trong khi TinyOS được sử dụng nhiều ở Mỹ. Ứng dụng của mạng cảm biến không dây rất đa dạng và hữu ích. Mạng cảm biến không dây lần đầu tiên được sử dụng trong lĩnh vực quân sự.
sau đó trở nên pho biến hơn trong công nghiệp va đời sống. Mạng cảm biến không dây có thé được dùng để giám sát, cảnh báo sự xâm nhập của kẻ địch trên chiến trường. Trong lĩnh vực ý tế, các thiết bị mạng cảm biến giúp các bác sỹ thu thập thông tin tình trạng bệnh nhân từ xa khi họ ở bệnh viện hoặc ở nhà. Việc này hỗ trợ các bác sỹ giám sát bệnh nhân liên tục, nhận được các cảnh báo và có sự điều trị kip thời.
Ngoài ra mang cảm biến còn giúp con người dé dàng thu thập các thông tin về điều kiện môi trường như tính trạng chất lượng không khí và nguồn nước, cảnh báo cháy rừng, cảnh báo động đất hoặc các thảm họa thiên nhiên. Các mạng cảm biến đặc biệt tiện lợi trong việc giám sát các dây chuyên sản xuất trong nhà máy tại những chỗ con người không nên tiếp cận như khu vực có hóa chất độc hại, phóng xạ cao. Con người còn sử dụng mạng cảm biến dé thu thập dữ liệu tại những nơi có điều kiện khắc nghiệt như đáy đại dương, miệng núi lửa. Mạng cảm biến không dây còn được ứng dụng vào thiết kế hệ thống nhà thông minh, nơi ngồi nhà có thé tự động vận hành nhờ sử dụng thông tin node cảm biến được đặt mọi nơi thu thập như tính trạng ánh sáng, nhiệt độ, quạt, bếp, lọ sưới, hay cảnh báo rỏ rỉ khi ga, hỏa hoạn hay có kẻ lạ đột nhập.
để có những điều khiến tự động nhanh chóng. Người chủ nhà cũng có thể giám sát và điều khiến ngôi nhà của mình từ xa thông qua các thiết bị di động. Tpavy 6 Chương 3: TinySQL 3.1 Giới thiệu về TinySQL TinySQL là hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu dành cho mang cảm biến, cho phép biến một node mạng cảm biến thành một database server. Nó là một hệ cơ sở dữ liệu dạng quan hệ cho phép tạo bảng một cách linh động và thực hiện các câu truy vẫn phức tạp.
TinySQL là hệ cơ sở đữ liệu đầu tiên dành cho các node cảm biến có tài nguyên giới hạn, cung cấp kiểu truy vẫn với chi phi năng lượng thấp, mô hình co sở dữ liệu ở bậc cao, đồng thời cho phép index dữ liệu một cách độc lập. MaxHeap Index cho phép insert dữ liệu nhanh, truy vấn một lượng lớn dữ liệu trong khi tiêu tốn rất ít năng lượng. Cơ chế MaxHeap index có thé hỗ trợ tốc độ truy van tăng đến 300 lần so với không có index. TinySQL sử dụng LogicVM là một kiến trúc máy ảo có tính đột phá cho phép phân tích và thực thi các câu lệnh ở dạng byte-code.
Việc triển khai TinySQL trong mang cảm biến không dây cũng tăng cường hiệu quả sử dung năng lượng. TinySQL khác với các hệ cơ sở dữ liệu khác ở 2 điểm chính. Thứ nhất, được thiết kế để thực hiện các câu truy vấn creation, insertion và select với sự tiêu tốn năng lượng rất thấp. Thứ hai, thiết kế để thích nghi với kiến trúc của các hệ điều hành của mạng cảm biến không dây với sự kết hop của phương pháp “scheduling” và “split-pharse programing”.
Thực hiện câu truy vẫn từng dòng một của database và cho phép thực hiện các process khác giữa việc xử lý từng dòng truy vấn.2 Ý tướng và Ưu điểm của TinySQL Ứng dụng TinySQL vào các mạng cảm biến không dây mang lại nhiều ưu điểm và lợi ích trong việc lưu trữ, xử lý và truyền tải dữ liệu, đồng thời tiết kiệm được chi phí năng lượng một cách đáng chú ý.