شبکه‌های بی‌سیم موردی یا شبکه‌های بی‌سیم ادهاک (Ad-Hoc Networks)، شامل مجموعه‌ای از گره‌های توزیع شده‌اند که با همدیگر به‌طور بی‌سیم ارتباط دارند. نودها می‌توانند کامپیوتر میزبان یا مسیریاب باشند. نودها به‌طور مستقیم بدون هیچگونه نقطه دسترسی با همدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و سازمان ثابتی ندارند و بنابراین در یک توپولوژی دلخواه شکل گرفته‌اند. هر نودی مجهز به یک فرستنده و گیرنده می‌باشد. مهم‌ترین ویژگی این شبکه‌ها وجود یک توپولوژی پویا و متغیر می‌باشد که نتیجه تحرک نودها می‌باشد. نودها در این شبکه‌ها به‌طور پیوسته موقعیت خود را تغییر می‌دهند که این خود نیاز به یک پروتکل مسیریابی که توانایی سازگاری با این تغییرات را داشته، نمایان می‌کند. مسیریابی و امنیت در این شبکه از چالش‌های امروز این شبکه هاست. شبکه‌های بی سیم Ad-Hoc خود بر دو نوع می‌باشند: شبکه‌های حسگر هوشمند و شبکه‌های موبایل ادهاک. در مسیریابی در شبکه‌های ادهاک نوع حسگر سخت‌افزار محدودیت‌هایی را بر شبکه اعمال می‌کند که باید در انتخاب روش مسیریابی مد نظر قرار بگیرند ازجمله اینکه منبع تغذیه در گره‌ها محدود می‌باشد و در عمل، امکان تعویض یا شارژ مجدد آن مقدور نیست؛ لذا روش مسیریابی پیشنهادی در این شبکه‌ها بایستی از انرژی موجود به بهترین نحو ممکن استفاده کند یعنی باید مطلع از منابع گره باشد و اگر گره منابع کافی نداشت بسته را به آن برای ارسال به مقصد نفرستد. خودمختاربودن و قابلیت انطباق گره‌ها را ایجاد کند. بعضی از این روش‌ها در این مقاله بحث شده‌اند.

تاریخچه

شبکه‌های Ad-Hoc عمر ۷۰ ساله دارند و به دلایل نظامی به وجود آمدند. یک مثال کلاسیک از شبکه‌های ادهاک، شبکه جنگنده‌های جنگ و پایگاههای موبایل آن‌ها در میدان جنگ می‌باشد. بعداً مشخص شد در قسمت‌های تجاری و صنعتی نیز می‌توانند مفید واقع شوند. این شبکه‌ها شامل مجموعه‌ای از گره‌های توزیع شده‌اند که بدون پشتیبانی مدیریت مرکزی یک شبکهٔ موقت را می‌سازند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آنهاست. این ویژگی‌های خاصی که دارند پروتکل‌های مسریابی و روش‌های امنیتی خاصی را می‌طلبد.

معرفی انواع شبکه‌های Ad Hoc

شبکه‌های حسگر هوشمند: متشکل از چندین حسگر هستند که در محدوده جغرافیایی معینی قرار گرفته‌اند. هر حسگر دارای قابلیت ارتباطی بی سیم و هوش کافی برای پردازش سیگنال‌ها و امکان شبکه سازی است. شبکه‌های موبایل ادهاک: مجموعه مستقلی شامل کاربران متحرک است که از طریق لینک‌های بی سیم با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. برای اتفاقات غیرقابل پیش‌بینی اتصالات و شبکه‌های متمرکز کارا نبوده و قابلیت اطمینان کافی را ندارند؛ لذا شبکه‌های Ad-Hoc موبایل راه حل مناسبی است، گره‌های واقع در شبکه‌های Ad-Hoc موبایل مجهز به گیرنده و فرستنده‌های بی سیم بوده و از آنتن‌هایی استفاده می‌کنند که ممکن است از نوع Broad cast یا peer to peer باشند.

کاربردهای شبکه Ad Hoc

به‌طور کلی زمانی که زیرساختاری قابل دسترس نیست و ایجاد و احداث زیرساختار غیرعملی بوده و همچنین مقرون به صرفه نباشد، استفاده از شبکه Ad-Hoc مفید است. از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • شبکه‌های شخصی (تلفن‌های سلولی، کامپیوترهای کیفی، ساعت‌های مچی، ear phone و کامپیوترهای wearable)
  • محیط‌های نظامی
    • سربازها و تانکها و هواپیماها
    • در نبردهایی که کنترل از راه دور صورت می‌گیرد
    • برای ارتباطات نظامی
    • توانایی باقی‌ماندن در میدان منازعه
  • محیط‌های غیرنظامی
    • شبکه تاکسی رانی
    • اتاق‌های ملاقات
    • میادین یا ورزشگاه‌های ورزشی
    • قایق‌ها، هواپیماهای کوچک
    • کنفرانس‌ها جلسات
  • عملکردهای فوری
    • عملیات جستجو و نجات
    • موقعیت‌های امدادی برای حادثه‌های بد و فوری
    • برای ترمیم و بدست آوردن اطلاعات در حوادث بد و غیرمترقبه مانند وقوع بلایای طبیعی چون سیل و طوفان و زلزله
  • محیط‌های علمی
    • در محیط‌های علمی و تحقیقاتی در برخی از مناطق که دانشمندان برای نخستین بار اقدام به بررسی می‌کنند، به علت عدم وجود زیرساختار، شبکه Ad-Hoc بسیار مفید می‌باشد.
      Sensor webs
    • یک دسته مخصوص از شبکه‌های ادهاک را می‌توان Sensor webs دانست. شبکه‌ای از گره‌های حسگر که یک گره، سیستمی است که دارای باتری می‌باشد. توانایی مخابره بی سیم محاسبات و حس کردن محیط در آن وجود دارد. نقش آن مانیتور کردن و تعامل با محیط و دنیای اطراف است. کاربردهای آن شامل آزمایش‌های اقیانوسی و فضایی می‌باشد.

خصوصیات شبکه‌های Ad Hoc

شبکه‌های بی سیم دارای نیازمندی‌ها و مشکلات امنیتی ویژه‌ای هستند. این مشکلات ناشی از ماهیت و خواص شبکه‌های بی سیم است که در بررسی هر راه حل امنیتی باید به آن‌ها توجه نمود:

  • فقدان زیرساخت: در شبکه‌های بی سیم ساختارهای متمرکز و مجتمع مثل سرویس دهنده‌ها، مسیریابها و… لزوماً موجود نیستند (مثلاً در شبکه‌های Ad-Hoc)، به همین خاطر راه حل‌های امنیتی آن‌ها هم معمولاً غیر متمرکز، توزیع شده و مبتنی بر همکاری همه نودهای شبکه‌است.
  • استفاده از لینک بی سیم: در شبکه بی سیم، خطوط دفاعی معمول در شبکه‌های سیمی (مثلاً فایروال به عنوان خط مقدم دفاع) وجود ندارد. نفوذگر از تمام جهت‌ها و بدون نیاز به دسترسی فیزیکی به لینک، می‌تواند هر نودی را هدف قرار دهد.
  • چند پرشی بودن: در اغلب پروتکل‌های مسیریابی بی سیم، خود نودها نقش مسیریاب را ایفا می‌کنند (به خصوص در شبکه‌های Ad-Hoc)، و بسته‌ها دارای چند hop مختلف هستند. طبیعتاً به هر نودی نمی‌توان اعتماد داشت آن هم برای وظیفه‌ای همچون مسیریابی!
  • خودمختاری نودها در تغییر مکان: نودهای سیار در شبکه بی سیم به دلیل تغییر محل به خصوص در شبکه‌های بزرگ به سختی قابل ردیابی هستند.

از دیگر ویژگی‌های طبیعی شبکه بی سیم که منبع مشکلات امنیتی آن است می‌توان به فقدان توپولوژی ثابت و محدودیت‌های منابعی مثل توان، پردازنده و حافظه اشاره کرد.

امنیت در شبکه‌های بی‌سیم

این شبکه‌ها به شدت در مقابل حملات آسیب پذیرند و امروزه مقاومت کردن در برابر حملات از چالش‌های توسعه این شبکه هاست. دلایل اصلی این مشکلات عبارتند از:

  • کانال رادیویی اشتراکی انتقال داده
  • محیط عملیاتی ناامن
  • قدرت مرکزی ناکافی
  • منابع محدود
  • آسیب پذیر بودن از لحاظ فیزیکی
  • کافی نبودن ارتباط نودهای میانی

منشأ ضعف امنیتی در شبکه‌های بی‌سیم و خطرات معمول :

ساختار این شبکه‌ها مبتنی بر استفاده از سیگنال‌های رادیویی به جای سیم و کابل، استوار است. با استفاده از این سیگنال‌ها و در واقع بدون مرز ساختن پوشش ساختار شبکه، نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی نه‌چندان قدرتمند این شبکه‌ها، خود را به عنوان عضوی از این شبکه‌ها جازده و در صورت تحقّق این امر، امکان دست‌یابی به اطلاعات حیاتی، حمله به سرویس‌دهندگان سازمان و مجموعه، تخریب اطلاعات، ایجاد اختلال در ارتباطات گره‌های شبکه با یکدیگر، تولید داده‌های غیرواقعی و گمراه‌کننده، سوءاستفاده از پهنای باند مؤثر شبکه و دیگر فعالیت‌های مخرب وجود دارد. در مجموع، در تمامی دسته‌های شبکه‌های بی‌سیم، از دید امنیتی حقایقی مشترک صادق است:

  • نفوذگران، با گذر از تدابیر امنیتی موجود، می‌توانند به راحتی به منابع اطلاعاتی موجود بر روی سیستم‌های رایانه‌ای دست یابند.
  • حمله‌های DOS به تجهیزات و سیستم‌های بی سیم بسیار متداول است.
  • کامپیوترهای قابل حمل و جیبی، که امکان استفاده از شبکهٔ بی سیم را دارند، به راحتی قابل سرقت هستند. با سرقت چنین سخت‌افزارهایی، می‌توان اولین قدم برای نفوذ به شبکه را برداشت.
  • یک نفوذگر می‌تواند از نقاط مشترک میان یک شبکهٔ بی‌سیم در یک سازمان و شبکهٔ سیمی آن (که در اغلب موارد شبکهٔ اصلی و حساس‌تری محسوب می‌گردد) استفاده کرده و با نفوذ به شبکهٔ بی‌سیم عملاً راهی برای دست یابی به منابع شبکه سیمی نیز بیابد.

سه روش امنیتی در شبکه‌های بی‌سیم :

  • WEP
    • در این روش از شنود کاربرهایی که در شبکه مجوز ندارند جلوگیری به عمل می‌آید که مناسب برای شبکه‌های کوچک بوده زیرا نیاز به تنظیمات دستی مربوطه در هر سرویس گیرنده می‌باشد. اساس رمز نگاری WEP بر مبنای الگوریتم RC4 به وسیلهٔ RSA می‌باشد.
  • SSID
    • شبکه‌های WLAN دارای چندین شبکه محلی می‌باشند که هر کدام آن‌ها دارای یک شناسه یکتا می‌باشند این شناسه‌ها در چندین نقطه دسترسی قرار داده می‌شوند. هر کاربر برای دسترسی به شبکه مورد نظر بایستی تنظیمات شناسه SSID مربوطه را انجام دهد.
  • MAC
    • لیستی از MAC آدرس‌های مورد استفاده در یک شبکه به نقطه دسترسی مربوطه وارد شده بنابراین تنها کامپیوترهای دارای این MAC آدرس‌ها اجازه دسترسی دارند به عبارتی وقتی یک کامپیوتر درخواستی را ارسال می‌کند MAC آدرس آن با لیست MAC آدرس مربوطه در نقطه دسترسی مقایسه شده و اجازه دسترسی یا عدم دسترسی آن مورد بررسی قرار می‌گیرد. این روش امنیتی مناسب برای شبکه‌های کوچک بوده زیرا در شبکه‌های بزرگ امکان ورود این آدرس‌ها به نقطه دسترسی بسیار مشکل می‌باشد. در کل می‌توان به کاستن از شعاع تحت پوشش سیگنال‌های شبکه کم کرد و اطلاعات را رمزنگاری کرد.

نتیجه‌گیری

شبکه‌های Ad-Hoc موبایل در واقع آینده شبکه‌های بی سیم می‌باشند به دلیل اینکه آن‌ها ارزان، ساده، انعطاف‌پذیر و استفاده آسانی دارند. ما در جهانی زندگی می‌کنیم که شبکه‌ها در آن پیوسته تغییر می‌کنند و توپولوژی خودشان را برای اتصال نودهای جدید تغییر می‌دهند به همین دلیل ما به سمت این شبکه‌ها می‌رویم. علی‌رغم مشکلات امنیتی که دارند کاربردهای زیادی دارند در واقع روز به روز بر کارآیی آن‌ها افزوده شده و از قیمتشان کاسته می‌شود به همین دلیل در بازار طرفداران زیادی دارند.


نویسنده مطلب مهدی عشاقی
    برند سایت برند سایت برند سایت برند سایت برند سایت