Encaminhamento confiável e energeticamente eficiente para redes ad hoc

Doutoramento em InformáticaIn Mobile Ad hoc NETworks (MANETs), where cooperative behaviour is mandatory, there is a high probability for some nodes to become overloaded with packet forwarding operations in order to support neighbor data exchange. This altruistic behaviour leads to an unbalanced load in the network in terms of traffic and energy consumption. In such scenarios, mobile nodes can benefit from the use of energy efficient and traffic fitting routing protocol that better suits the limited battery capacity and throughput limitation of the network. This PhD work focuses on proposing energy efficient and load balanced routing protocols for ad hoc networks. Where most of the existing routing protocols simply consider the path length metric when choosing the best route between a source and a destination node, in our proposed mechanism, nodes are able to find several routes for each pair of source and destination nodes and select the best route according to energy and traffic parameters, effectively extending the lifespan of the network. Our results show that by applying this novel mechanism, current flat ad hoc routing protocols can achieve higher energy efficiency and load balancing. Also, due to the broadcast nature of the wireless channels in ad hoc networks, other technique such as Network Coding (NC) looks promising for energy efficiency. NC can reduce the number of transmissions, number of re-transmissions, and increase the data transfer rate that directly translates to energy efficiency. However, due to the need to access foreign nodes for coding and forwarding packets, NC needs a mitigation technique against unauthorized accesses and packet corruption. Therefore, we proposed different mechanisms for handling these security attacks by, in particular by serially concatenating codes to support reliability in ad hoc network. As a solution to this problem, we explored a new security framework that proposes an additional degree of protection against eavesdropping attackers based on using concatenated encoding. Therefore, malicious intermediate nodes will find it computationally intractable to decode the transitive packets. We also adopted another code that uses Luby Transform (LT) as a pre-coding code for NC. Primarily being designed for security applications, this code enables the sink nodes to recover corrupted packets even in the presence of byzantine attacks.Nas redes móveis ad hoc (MANETs), onde o comportamento cooperativo é obrigatório, existe uma elevada probabilidade de alguns nós ficarem sobrecarregados nas operações de encaminhamento de pacotes no apoio à troca de dados com nós vizinhos. Este comportamento altruísta leva a uma sobrecarga desequilibrada em termos de tráfego e de consumo de energia. Nestes cenários, os nós móveis poderão beneficiar do uso da eficiência energética e de protocolo de encaminhamento de tráfego que melhor se adapte à sua capacidade limitada da bateria e velocidade de processamento. Este trabalho de doutoramento centra-se em propor um uso eficiente da energia e protocolos de encaminhamento para balanceamento de carga nas redes ad hoc. Actualmente a maioria dos protocolos de encaminhamento existentes considera simplesmente a métrica da extensão do caminho, ou seja o número de nós, para a escolha da melhor rota entre fonte (S) e um nó de destino (D); no mecanismo aqui proposto os nós são capazes de encontrar várias rotas por cada par de nós de origem e destino e seleccionar o melhor caminho segundo a energia e parâmetros de tráfego, aumentando o tempo de vida útil da rede. Os nossos resultados mostram que pela aplicação deste novo mecanismo, os protocolos de encaminhamento ad hoc actuais podem alcançar uma maior eficiência energética e balanceamento de carga. Para além disso, devido à natureza de difusão dos canais sem fio em redes ad-hoc, outras técnicas, tais como a Codificação de Rede (NC), parecem ser também promissoras para a eficiência energética. NC pode reduzir o número de transmissões, e número de retransmissões e aumentar a taxa de transferência de dados traduzindo-se directamente na melhoria da eficiência energética. No entanto, devido ao acesso dos nós intermediários aos pacotes em trânsito e sua codificação, NC necessita de uma técnica que limite as acessos não autorizados e a corrupção dos pacotes. Explorou-se o mecanismo de forma a oferecer um novo método de segurança que propõe um grau adicional de protecção contra ataques e invasões. Por conseguinte, os nós intermediários mal-intencionados irão encontrar pacotes em trânsito computacionalmente intratáveis em termos de descodificação. Adoptou-se também outro código que usa Luby Transform (LT) como um código de précodificação no NC. Projectado inicialmente para aplicações de segurança, este código permite que os nós de destino recuperem pacotes corrompidos mesmo em presença de ataques bizantinos