-
1394/03/30ترجمه مقاله روشی جدید برای امنیت شبکه حس¬گر بی¬سیم با استفاده از زیست الهامی
چکیده
بررسی طبیعت همزیستی سیستمهای بیولوژیکی ممکن است به دانش ارزشمندی برای شبکههای کامپیوتری منجر شود. رویکردهایی که از زیست الهام گرفتهاند بدلیل تشابهاتی بین امنیت شبکه و زنده ماندن بدن انسان تحت حملات پاتوژنیک برای ارزیابی شبکهها جالب هستند. شبکهی حسگر بیسیم (WSN) شبکهای بر مبنای چند ارتباط کم هزینه و دستگاههای فیزیکی متصل به گرههای حسگر است که پارامترهای فیزیکی هستند. در حالیکه گسترش ویروسها در سیستمهای سیمی بطور کامل مطالعه شده است، استفاده از اعتماد[1]در WSN زمینهی تحقیقاتی در حال ظهوری است. تهدیدات امنیتی ممکن است به طرق مختلفی مثلاگره حسگر خیراندیش[2] که پس از دورهی زمانی خاصی متقلب را تغییر میدهد وارد WSNشود. تحقیق پیشنهادی از الهامات بیولوژیکی و روشهای یادگیری ماشین برای افزودن امنیت در برابر چنین خطراتی استفاده میکند. در حالیکه این تحقیق از روشهای یادگیری ماشین برای تعریف گرههای متقلب استفاده میکند، که با بطور پیوسته با استخراج الهام از سیستم ایمنی انسان میتواند اثر گرههای متقل را بر روی شبکه خنثی کند. تحقیق پیشنهادی در پلتفرم LabVIEW پیاددهسازی شده است و نتایج بدست آمده حاکی از دقت و قدرتمندی مدل پیشنهادی است.
وازگان کلیدی
الهام بیولوژیکی، یادگیری ماشین، WSN، سیستم ایمنی انسان، امنیت.
با الهام از مشخصات جالب سیستمهای بیولوژیکی، بسیاری از محققان بر روی تولید پارادایمهای طراحی جدید به منظور پرداختن بر چالشها در سیستمهای شبکهی کنونی کار میکنند [1]. سیستمهای زیستالهامی سیستمهایی هستند که در آنها زیست نقش مهمی را در حل مسائل در حوزههای دیگر ایفا میکند. رویکردهای زیستالهامی امیدوار کننده هستند زیرا در شرایط متغیر محیطی خود تطبیقی، خود تنظیمی و خود سازمانی هستند [2]. یکی از مشخصات چشمگیر سیستم بیولوژیکی این است که آنها قدرتمند هستند.
در طول سالهای اخیر، تغییر پارادایمی در ایجاد شبکههای کامپیوتری وجود داشته است، از سیستمهای یکپارچهی متمرکز به سیستمهای مستقل، توزیعی و خود سازمان همانند شبکههای حسگر بیسیم (WSN). عوامل متعددی وجود دارد که بر طراحی شبکهی حسگر تاثیر میگذارد از جمله مقیاسپذیری، هزینهی تولید، محیط عملیاتی، قیود سختافزاری، محیطهای انتقال، مصرف توان همزمان به حسگر، پردازش اطلاعات و ارتباطات [3]. به دلیل ویژگیهای بسطپذیری و مقیاسپذیری سیستم، گرههای جدید میتوانند در زمانهای مختلف وارد شوند. با اینحال، این کار باعث میشود تا در معرض تهدیدات زیادی قرار بگیرند [10]. در نتیجهی این عمل، برای این سیستم-های توزیعی ضروریست تا بتوانند در دنیای در حال تغییر تطبیق و سازماندهی شوند. اگر به مشخصات سیستمهای بیولوژیکی و چالشهای پیش روی سیستمهای شبکهی توزیعی نظری بیاندازیم، مشخص میشود که میتوان روشهای زیستالهامی را برای حل این چالشها بکار بست [9]. گرچه گسترش ویروسها در سیستمهای سیمی بخوبی مورد بررسی قرار گرفته است، استفاده از اعتماد در گرههای شبکهی حسگر بیسیم زمینهی تحقیقاتی جدیدی محسوب میشود [4]، [5]، [6]، [7]، [8].
هدف این مقاله ارائهی طرح یک سیستم امنیتی برای WSN با استفاده از سیستم ایمنی بدن انسان به عنوان الهام است. بخش 2 مدل اعتماد و شهرت و کاربرد آن را توضیح میدهد. بخش 3 رویکرد جدیدی را توصیف میکند که میتوان در WSN برای آشکارسازی و حذف گرههای متقلب بکار بست. همچنین در این بخش، سیستمهای ایمنی بدن انشان توضیح داده میشود و مفهوم سلول-T و سلول-B در سیستم ما توضیح داده میشود. بخش 4 مفهوم آنتیژن و آنتیبادی مورد استفاده برای حذف گره متقلب را توضیح میدهد. بخش 5 خلاصهی مقاله را جمعبندی کرده و زمینهی تحقیقات آتی را ارائه خواهد داد.
[1]Trust
[2]benevolent sensor node
پاورپوینت بررسی سیستم های تشخیص نفوذ در شبکه های حسگر بی سیم
26 صفحه و بیان مفاهیم با استفاده از تصاویر
منابع :
•[1] A. Abduvaliyev, A.-S. K. Pathan, J. Zhou, R. Roman, and W.-C. Wong, "On the vital areas of intrusion detection systems in wireless sensor networks," Communications Surveys & Tutorials, IEEE, vol. 15, pp. 1223-1237, 2014. •[2] W. T. Zhu, J. Zhou, R. H. Deng, and F. Bao, "Detecting node replication attacks in mobile sensor networks: theory and approaches," Security and Communication Networks, vol. 5, pp. 496-507, 2014 •[3] S. Agrawal and J. Agrawal, "Survey on Anomaly Detection using Data Mining Techniques," Procedia Computer Science, vol. 60, pp. 708-713, 2015. •[4] S. MandiGobindgarh, "Survey paper on data mining techniques of intrusion detection," 2013. •[5] Y. Wang, G. Attebury, and B. Ramamurthy, "A survey of security issues in wireless sensor networks," 2014 •[6] K. Nadkarni and A. Mishra, "Intrusion detection in MANETs-the second wall of defense," in Industrial Electronics Society. IECON'03. The 29th Annual Conference of the IEEE, 2015. •[7] I. Krontiris, T. Dimitriou, T. Giannetsos, and M. Mpasoukos, "Intrusion detection of sinkhole attacks in wireless sensor networks," in Algorithmic Aspects of Wireless Sensor Networks, ed: Springer, 2007, pp. 150-161. •[8] P. Brutch and C. Ko, "Challenges in intrusion detection for wireless ad-hoc networks," in Applications and the Internet Workshops, 2003. Proceedings. 2003 Symposium on, 2013, pp. 368-373. • • •
الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم
شبکه های حسگر بی سیم شامل تعدا زیادی از سنسورهای کوچک است که که می توانند یک ابزار قوی برای جمع آوری داده در انواع محیط های داده ای متنوع باشند. داده های جمع آوری شده توسط هر حسگر به ایستگاه اصلی منتقل می شود تا به کاربر نهایی ارائه می شود. یکی از عمده ترین چالشها در این نوع شبکه ها، محدودیت مصرف انرژی است که مستقیما طول عمر شبکه حسگر را تحت تأثیر قرار میدهد ، خوشه بندی بعنوان یکی از روشهای شناخته شده ای است که بطور گسترده برای مواجه شدن با این چالش مورد استفاده قرار میگیرد.
خوشه بندی به شبکه های حسگر بی سیم معرفی شده است چرا که طبق آزمایشات انجام شده ،روشی موثر برای ارائه ی بهتر تجمع داده ها و مقیاس پذیری برای شبکه های حسگر بی سیم بزرگ است. خوشه بندی همچنین منابع انرژی محدود حسگرها را محافظت کرده و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
فهرست مطالب
چکیده1
مقدمه. 2
فصل اول :شبکه ی حسگر بی سیم. 3
مقدمه. 4
بررسی اجمالی مسائل کلیدی.. 6
انواع شبکه حسگر بی سیم. 11
ساختارهای شبکه حسگر بی سیم. 14
ویژگیهای سختافزاری:17
کاربردهای شبکه ی حسگر بی سیم. 20
عوامل موثر بر شبکه ی حسگر بی سیم. 26
پشته پروتکلی.. 33
نتیجه گیری بخش... 38
فصل دوم :انواع الگوریتم های خوشه بندی.. 39
مقدمه. 40
بررسی کلی خوشه بندی.. 40
الگوریتم های خوشه بندی سلسله مراتبی.. 40
الگوریتم های خوشه بندی طیفی.. 41
الگوریتم های خوشه بندی مبتنی بر شبکه ی گرید. 42
الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر تراکم. 43
الگوریتم های خوشه بندی پارتیشن بندی.. 43
الگوریتم خوشه بندی ژنتیک k-means برای ترکیب مجموعه داده های عددی و قاطعانه. 44
الگوریتم مقیاس.......45
الگوریتم k-means هماهنگ.. 46
مقداردهی k-means با استفاده از الگوریتم ژنتیک.. 47
رویکرد مجموع خوشه ها برای داده های ترکیبی............48
الگوریتم تکاملی ترکیبی.......49
اصلاح جهانی الگوریتم k-means 50
الگوریتم ژنتیک k-means سریع. 50
نتیجه گیری بخش... 52
فصل سوم :الگوریتم های خوشه بندی در شبکه ی حسگر بی سیم. 53
مقدمه. 54
چالش ها در الگوریتم های خوشه بندی در شبکه ی حسگر بی سیم. 56
فرآیند خوشه بندی.. 58
پروتکل های خوشه بندی موجود. 59
الگوریتم های ابداعی......59
طرح های وزنی.......60
طرح های شبکه ی گرید. 62
طرح های سلسله مراتبی و دیگر طرح ها......64
الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون. 73
مدل ناهمگون برای شبکه های حسگر بی سیم......73
طبقه بندی ویژگی های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون......75
الگوریتم خوشه بندی برای شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون......77
نتیجه گیری بخش... 92
فصل چهارم:بررسی دو الگوریتم خوشه بندی EECS و A-LEACH.. 93
مقدمه. 94
EECS.. 95
نمای کلی مشکلات.. 95
جزئیات EECS. 97
تحلیل EECS. 103
شبیه سازی.. 107
رویکردهای آینده112
A-LEACH.. 113
آثار مربوطه. 113
تجزیه و تحلیل انرژی پروتکل ها115
A-LEACH.. 115
شبیه سازی.. 118
رویکردهای آینده و نتیجه گیری 122
نتیجه گیری.. 123
فهرست اشکال
شکل .1 . طبقه بندی موضوعات مختلف در شبکه ی حسگر بی سیم. 8
شکل .2. ساختار کلی شبکه ی حسگر بی سیم. 16
شکل. 3. ساختار خودکار16
شکل. 4. ساختار نیمه خودکار17
شکل. 5.ساختار داخلی گره ی حسگر. 18
شکل 6. پشته ی پروتکلی.. 34
شکل 7 . نمونه ای از الگوریتم GROUP. 63
شکل .8 . الف )ساختار شبکه ب)شبکه بعد از چند دور78
شکل 9. الف) ساختار شبکه ب) خوشه بندی EDFCM.. 85
شکل 10. سلسله مراتب خوشه در زمینه ی سنجش... 87
شکل 11. دیاگرام شماتیک از مناطق در اندازه های مختلف.. 89
شکل .12. تاثیر هزینه ی سرخوشه ی موردنظر. 102
شکل. 13. پدیده ی شیب در شبکه. 105
شکل.14. الف : توزیع غیر یکنواخت ب : توزیع یکنواخت.. 107
شکل. 15. الف: صحنه ی معمولی ب: صحنه ی بزرگ 108
شکل .16. الف : صحنه ی معمولی ب: صحنه ی بزرگ 109
شکل. 17. الف : صحنه ی معمولی ب: صحنه ی بزرگ.. 110
شکل.18. تعداد خوشه ها در هر دور در EECSو LEACH(صحنه ی 1)111
شکل. 19.الف : صحنه ی معمولی ب : صحنه ی بزرگ.. 112
شکل .20. مدل شبکه ای A-LEACH.. 118
شکل 21. شبکه ی حسگر بی سیم با مدل A-LEACH.. 119
شکل .22. طول منطقه ی ثبات برای مقادیر مختلف ناهمگونی.. 120
شکل 23. تعداد گره های زنده نسبت با دور با m=0.1 و a=1. 120
شکل .24. تعداد گره های زنده نسبت به دور با m=0.3 و a=1. 121
شکل. 25. تعداد گره های زنده نسبت به دور با m=0.5 وa=1. 121
فهرست جداول
جدول 1 .مقایسه ی الگوریتم های خوشه بندی طرح سلسله مراتبی.. 72
جدول.2. مقایسه ی الگوریتم های خوشه بندی.. 91
جدول.3. مفهوم نمادها98
جدول .4 . توصیف حالات یا پیغام ها98
جدول 5 . پارامترهای شبیه سازی.. 107
مقدمه
امروزه امنیت شبکه یک مسأله مهم برای ادارات و شرکتهای دولتی و سازمان های کوچک و بزرگ است. تهدیدهای پیشرفته از سوی تروریست های فضای سایبر، کارمندان ناراضی و هکرها رویکردی سیستماتیک را برای امنیت شبکه می طلبد. در بسیاری از صنایع، امنیت به شکل پیشرفته یک انتخاب نیست بلکه یک ضرورت است.
در این سلسله مقالات رویکردی لایه بندی شده برای امن سازی شبکه به شما معرفی می گردد. این رویکرد هم یک استراتژی تکنیکی است که ابزار و امکان مناسبی را در سطوح مختلف در زیرساختار شبکه شما قرار می دهد و هم یک استراتژی سازمانی است که مشارکت همه از هیأت مدیره تا قسمت فروش را می طلبد.
رویکرد امنیتی لایه بندی شده روی نگهداری ابزارها و سیستمهای امنیتی و روال ها در پنج لایه مختلف در محیط فناوری اطلاعات متمرکز می گردد.
۱- پیرامون
۲- شبکه
۳- میزبان
۴- برنامه کاربردی
۵- دیتا
در این سلسله مقالات هریک از این سطوح تعریف می شوند و یک دید کلی از ابزارها و سیستمهای امنیتی گوناگون که روی هریک عمل می کنند، ارائه می شود. هدف در اینجا ایجاد درکی در سطح پایه از امنیت شبکه و پیشنهاد یک رویکرد عملی مناسب برای محافظت از دارایی های دیجیتال است. مخاطبان این سلسله مقالات متخصصان فناوری اطلاعات، مدیران تجاری و تصمیم گیران سطح بالا هستند.
محافظت از اطلاعات اختصاصی به منابع مالی نامحدود و عجیب و غریب نیاز ندارد. با درکی کلی از مسأله، خلق یک طرح امنیتی استراتژیکی و تاکتیکی می تواند تمرینی آسان باشد. بعلاوه، با رویکرد عملی که در اینجا معرفی می شود، می توانید بدون هزینه کردن بودجه های کلان، موانع موثری بر سر راه اخلال گران امنیتی ایجاد کنید.
۲- امنیت شبکه
سطح شبکه در مدل امنیت لایه بندی شده به WAN و LAN داخلی شما اشاره دارد. شبکه داخلی شما ممکن است شامل چند کامپیوتر و سرور و یا شاید پیچیده تر یعنی شامل اتصالات نقطه به نقطه به دفترهای کار دور باشد. بیشتر شبکه های امروزی در ورای پیرامون، باز هستند؛ یعنی هنگامی که داخل شبکه قرار دارید، می توانید به راحتی در میان شبکه حرکت کنید. این قضیه بخصوص برای سازمان های کوچک تا متوسط صدق می کند که به این ترتیب این شبکه ها برای هکرها و افراد بداندیش دیگر به اهدافی وسوسه انگیز مبدل می شوند. تکنولوژی های ذیل امنیت را در سطح شبکه برقرار می کنند:
· IDSها (سیستم های تشخیص نفوذ) و IPSها (سیستم های جلوگیری از نفوذ) ـ تکنولوژیهای IDS و IPS ترافیک گذرنده در شبکه شما را با جزئیات بیشتر نسبت به فایروال تحلیل می کنند. مشابه سیستم های آنتی ویروس، ابزارهای IDS و IPS ترافیک را تحلیل و هر بسته اطلاعات را با پایگاه داده ای از مشخصات حملات شناخته شده مقایسه می کنند. هنگامی که حملات تشخیص داده می شوند، این ابزار وارد عمل می شوند. ابزارهای IDS مسؤولین IT را از وقوع یک حمله مطلع می سازند؛ ابزارهای IPS یک گام جلوتر می روند و بصورت خودکار ترافیک آسیب رسان را مسدود می کنند. IDSها و IPSها مشخصات مشترک زیادی دارند. در حقیقت، بیشتر IPSها در هسته خود یک IDS دارند. تفاوت کلیدی بین این تکنولوژی ها از نام آنها استنباط می شود. محصولات IDS تنها ترافیک آسیب رسان را تشخیص می دهند، در حالیکه محصولات IPS از ورود چنین ترافیکی به شبکه شما جلوگیری می کنند. پیکربندی های IDS و IPS استاندارد در شکل نشان داده شده اند:
· مدیریت آسیب پذیری – سیستم های مدیریت آسیب پذیری دو عملکرد مرتبط را انجام می دهند: (۱) شبکه را برای آسیب پذیری ها پیمایش می کنند و (۲)روند مرمت آسیب پذیری یافته شده را مدیریت می کنند. در گذشته، این تکنولوژی VA )تخمین آسیب پذیری( نامیده می شد. اما این تکنولوژی اصلاح شده است، تا جاییکه بیشتر سیستم های موجود، عملی بیش از تخمین آسیب پذیری ابزار شبکه را انجام می دهند.
سیستم های مدیریت آسیب پذیری ابزار موجود در شبکه را برای یافتن رخنه ها و آسیب پذیری هایی که می توانند توسط هکرها و ترافیک آسیب رسان مورد بهره برداری قرار گیرند، پیمایش می کنند. آنها معمولاً پایگاه داده ای از قوانینی را نگهداری می کنند که آسیب پذیری های شناخته شده برای گستره ای از ابزارها و برنامه های شبکه را مشخص می کنند. در طول یک پیمایش، سیستم هر ابزار یا برنامه ای را با بکارگیری قوانین مناسب می آزماید.
فهرست
عنوان صفحه
مقدمه ............................................................................................................................................................................................................................................ 3
افزودن به ضریب عملکرد هکرها.............................................................................................................................................................................................. 4
سطح 1 امنیت پیرامون............................................................................................................................................................................................................... 5
سطح 2 امنیت پیرامون .............................................................................................................................................................................................................. 7
استاندارد شبکه های محلی بی سیم ...................................................................................................................................................................................... 9
شبکه های بی سیم و انواع WPAN,WWAN.WLAN ....................................................................................................................................... 11
مقدار بر شبکه خصوصی مجازی (VPN)...................................................................................... 12
دسته بندی VPN بر اساس رمزنگاری ................................................................................................................................................................................ 12
دسته بندی VPN بر اساس لایه پیاده سازی .................................................................................................................................................................... 14
مقایسه تشخیص نفوذ و پیشگیری از نفوذ............................................................................................................................................................................. 14
تفاوت شکلی تشخیص با پیشگیری........................................................................................................................................................................................ 14
تشخیص نفوذ.................................................................................................................................................................................................................................. 16
نتیجه ی نهایی................................................................................................................................................................................................................................ 17
مقدمه ای بر تشخیص نفوذ......................................................................................................................................................................................................... 17
انواع حملات شبکه ای با توجه به طریقه حمله .................................................................................................................................................................. 18
انواع حملات شبکه ای با توجه به حمله کننده .................................................................................................................................................................. 19
پردازه تشخیص نفوذ ................................................................................................................................................................................................................... 20
مقدمه ای بر IPSEC ............................................................................................................................................................................................................... 20
انواع IPSEC VPN .............................................................................................................................................................................................................. 21
کاربرد پراکسی در امنیت شبکه .............................................................................................................................................................................................. 23
برخی از انواع پراکسی.................................................................................................................................................................................................................. 24
SMTP proxy ...................................................................................................................................................................................................................... 25
امنیت و پرتال ............................................................................................................................................................................................................................... 27
امنیت و پرتال CMS PARS............................................................................................................................................................................................. 27
راهکارهای شبکه های سیم ...................................................................................................................................................................................................... 28
نسب، طراحی و راه اندازی شبکه و ایرلس Multipoint Point o...................................................................................................................... 29
نسب طراحی و راه اندازی شبکه های Hot spot.......................................................................................................................................................... 29
مشاوره و تامین تجهیزات برای راه اندازی شبکه های وایرلس........................................................................................................................................ 29
شبکه های بیسیم.......................................................................................................................................................................................................................... 35
انواع شبکه های بی سیم ........................................................................................................................................................................................................... 36
شبکه های (MANET) Mobile ad hoc .............................................................................................................................................................. 38
کاربردهای شبکه Mobile ad hoc ............................................................................................................................................................................. 39
پروتوکل های مسیریابی Routing proto cols..................................................................................................................................................... 39
پروتوکل TCP/IP...................................................................................................................................................................................................................... 40
مقدمه................................................................................................................................................................................................................................................. 40
معنی پروتوکل TCP/IP.......................................................................................................................................................................................................... 41
لایه های پروتکل TCP/IP...................................................................................................................................................................................................... 41
لایه Application.................................................................................................................................................................................................................. 42
لایه Transport........................................................................................................................................................................................................................ 43
لایه اینترنت..................................................................................................................................................................................................................................... 43
لایه Network Interface................................................................................................................................................................................................ 43
مشخص نمودن برنامه ها ............................................................................................................................................................................................................ 43
آدرس IP......................................................................................................................................................................................................................................... 44
یورت TCP/IP............................................................................................................................................................................................................................ 44
سوکت (Socket).................................................................................................................................................................................................................... 44
TCP/IP........................................................................................................................................................................................................................................ 44
پروتکل:TCP لایه Transport.......................................................................................................................................................................................... 45
ارسال اطلاعات با استفاده از TCP......................................................................................................................................................................................... 45
پروتوکل: UUP لایه Internet ........................................................................................................................................................................................... 46
پروتوکل: IP لایه Internet.................................................................................................................................................................................................... 48
مسیر یابی ....................................................................................................................................................................................................................................... 49
معنای حمل.................................................................................................................................................................................................................................... 49
توزیع توپولوژی.............................................................................................................................................................................................................................. 49
آلگوریتم برداری راه دور ............................................................................................................................................................................................................. 49
آلگوریتم حالت اینک................................................................................................................................................................................................................... 59
پروتوکل بردار مسیر..................................................................................................................................................................................................................... 50
مقایسه الگوریتم مسیریابی ....................................................................................................................................................................................................... 50
انتخاب مسیر................................................................................................................................................................................................................................... 51
عوامل چندگانه ............................................................................................................................................................................................................................. 51
شبکه های حسگر بی سیم........................................................................................................................................................................................................ 52
نگاهی به شبکه های بی سیم حسگر...................................................................................................................................................................................... 52
ویژگی های عمومی یک شبکه حسگر................................................................................................................................................................................... 54
ساختار ارتباطی شبکه های حسگر......................................................................................................................................................................................... 54
فاکتورهای طراحی ....................................................................................................................................................................................................................... 54
تحمل خرابی................................................................................................................................................................................................................................... 55
قابلیت گسترش.............................................................................................................................................................................................................................. 55
هزینه تولید .................................................................................................................................................................................................................................... 55
سخن پایانی..................................................................................................................................................................................................................................... 57
منابع ................................................................................................................................................................................................................................................. 58
پایان نامه زیست حسگر
چکیده
بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیکی و تلفیق آن با دانش الکترونیک، منجر به پیدایش ابزارهای آنالاتیکی هوشمندی شده است که نام آن را زیست حسگر(bio-sensor) نهاده اند. ترنر (P.F Turner) از اولین کسانی است که تلاش نمود تا تعریف جامعی از زیست حسگر ارائه دهد. وی در مجله "بیوسنسور و بیو الکترونیک"، زیست حسگرها را چنین تعریف نموده است: "زیست حسگرها ابزارهای آنالاتیکی هستند که از تلفیق یا ارتباط نزدیک یک ماده بیولوژیکی (بافت،ریزاندامگان ،اندامکها،یاخته ها، گیرنده ها، آنزیم ها، آنتی بادی ها، نوکلئیک اسیدها یا امثال آنها)، مشتق یک ماده بیولوژیکی یا ترکیبی با رفتار مشابه آن، از یک سو، و یک مبدل شیمی – فیزیکی یا یک ریز مبدل (که ممکن است نوع نوری ، الکترو شیمیایی، حرارت سنجی، پیزوالکتریکی یا مغناطیسی باشد)، از دیگر سو ، پدید می آیند. زیست حسگرها معمولاً چنان قابلیتی دارند که می توانند با بهره گیری از ویژگی عمل ماده بیولوژیک خود ، یک ترکیب یا گروهی از ترکیبات مشابه را شناسایی نموده و با آن برهم کنش نمایند و نتیجه را به صورت یک پیام الکتریکی گزارش کنند.این پیام همواره با غلظت ترکیب مورد سنجش دارای تناسب کمّی است. بسته به تقاضای مصرف کننده ، زیست حسگر ممکن است یکبار مصرف بوده یا در مدت مدیدی از آن استفاده شود. این ابزارها در گستره ی وسیعی از کاربردهای آنالاتیکی از قبیل تشخیص های پزشکی و علوم آزمایشگاهی ، کنترل های زیست محیطی ، کنترل فرآیندهای صنعتی و سرانجام هشدار دهنده های ایمنی و دفاعی کارایی دارند. بیشترین بازار زیست حسگرها، مربوط به تشخیص های پزشکی است. آمار نشان می دهد که در سال 1990 بازار این محصول تنها در اروپا بالغ بر 4 میلیارد دلار بوده است. تا کنون کتاب های متعددی توسط ناشران معتبر بین المللی در معرفی زیست حسگرها نگاشته شده است، ولی غالب آنها به صورت مجموعه مقالات است و مطالب آنها از پیوستگی مناسب برخوردار نبوده و جامعیت لازم را ندارد.
فهرست مطالب
مقدمه .......................................................................................................6
تعریف و توضیح اجمالی زیست حسگر و انواع آن .............................................7
عناصر بیولوژیکی ............................................................................................ 18
عوامل مؤثر بر عملکرد .................................................................................... 33
کاربرد های مهم .............................................................................................. 42
مثال های تجربی .............................................................................................. 54
کاربرد های تجاری .......................................................................................... 61
فهرست اشکال
شکل 1 ) طرح کلی یک زیست حسگر ..............................................................7
شکل 2 ) بینی به عنوان یک زیست حسگر .........................................................8
شکل 3 ) الکترود اکسیژن کلارک .....................................................................10
شکل 4 ) نمایش ساده از زیست حسگر کلارک برای گلوکز ..............................11
شکل 5 ) جدول1 : سنجش های متداول و فوری برای تشخیص بیماری ها .........17
شکل 6 ) نمودار : بستگی سرعت واکنش به غلظت سوبسترا برای یک واکنش
که با آنزیم کاتالیز شده باشد ، درحالیکه غلظت آنزیم ثابت است.........20
شکل 7 ) الکترود موز ......................................................................................24
شکل 8 ) جدول2 : زیست حسگرهای مبتنی بر بافت و مواد مربوط به آن ..........24
شکل 9 ) جدول3 : مشخصات پاسخ زیست حسگرهای گلوتامین ......................26
شکل 10 ) حسگر آمپرومتری hCG.................................................................27
شکل 11 ) اندازه گیری اواسترادیول 17- بتا با استفاده از یک الکترود حساس
به یدید ............................................................................................28
پایان نامه روشی نوین برای کنترل ازدحام در شبکه های حسگر بیسیم
پایان نامه کارشناسی ارشد و دکترا
سئوال اصلی تحقیق: (مسئله تحقیق)
امروزه شبکههای بیسیم حسگر جایگاه ویژهای در شبکههای کامپیوتری پیدا کردهاند؛ از سوی دیگر پروتکل TCP یکی از پروتکلهای محبوب و پرکاربرد میباشد، اما طراحی این پروتکل به گونهای است که برای شبکههای سیمی مناسب میباشد و در در شبکههای بیسیم کارایی خود را از دست میدهد. دلیل این امر این است که در شبکههای سیمی گم شدن هر بسته را میتوان ناشی از ازدحام دانست و با هر گم شدن بسته،TCP اقدام به کاهش نرخ انتقال فرستندهها میکند؛ اما در شبکههای بیسیم علاوه بر ازدحام عوامل دیگری چون کیفیت پایین کانال ارتباطی بیسیم و تداخل محیط نیز میتواند باعث گم شدن بستهها در شبکه شوند، بنابر این با هر گم شدن بسته در شبکه، TCP فرض میکند که شبکه دچار ازدحام شده است و نرخ انتقال خود را کاهش میدهد، در صورتی که امکان دارد گم شدن بسته به دلیل ازدحام نبوده باشد و این امر سبب میشود تا کارایی TCP افت کند[1,2,10]. حال سوال این است، آیا امکان کنترل ازدحام در شبکههای حسگر بیسیم از طریق پروتکل TCP Vegas امکانپذیر میباشد؟ یا به عبارت دیگر TCP چگونه میتواند بین حالت ازدحام و حالتهای دیگر تمایز قائل شده و نرخ ارسال را تنها در صورتی کاهش دهد، که گم شدن بسته ناشی از ازدحام شبکه باشد.
پایان نامه زیست حسگر
چکیده
بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیکی و تلفیق آن با دانش الکترونیک، منجر به پیدایش ابزارهای آنالاتیکی هوشمندی شده است که نام آن را زیست حسگر(bio-sensor) نهاده اند. ترنر (P.F Turner) از اولین کسانی است که تلاش نمود تا تعریف جامعی از زیست حسگر ارائه دهد. وی در مجله "بیوسنسور و بیو الکترونیک"، زیست حسگرها را چنین تعریف نموده است: "زیست حسگرها ابزارهای آنالاتیکی هستند که از تلفیق یا ارتباط نزدیک یک ماده بیولوژیکی (بافت،ریزاندامگان ،اندامکها،یاخته ها، گیرنده ها، آنزیم ها، آنتی بادی ها، نوکلئیک اسیدها یا امثال آنها)، مشتق یک ماده بیولوژیکی یا ترکیبی با رفتار مشابه آن، از یک سو، و یک مبدل شیمی – فیزیکی یا یک ریز مبدل (که ممکن است نوع نوری ، الکترو شیمیایی، حرارت سنجی، پیزوالکتریکی یا مغناطیسی باشد)، از دیگر سو ، پدید می آیند. زیست حسگرها معمولاً چنان قابلیتی دارند که می توانند با بهره گیری از ویژگی عمل ماده بیولوژیک خود ، یک ترکیب یا گروهی از ترکیبات مشابه را شناسایی نموده و با آن برهم کنش نمایند و نتیجه را به صورت یک پیام الکتریکی گزارش کنند.این پیام همواره با غلظت ترکیب مورد سنجش دارای تناسب کمّی است. بسته به تقاضای مصرف کننده ، زیست حسگر ممکن است یکبار مصرف بوده یا در مدت مدیدی از آن استفاده شود. این ابزارها در گستره ی وسیعی از کاربردهای آنالاتیکی از قبیل تشخیص های پزشکی و علوم آزمایشگاهی ، کنترل های زیست محیطی ، کنترل فرآیندهای صنعتی و سرانجام هشدار دهنده های ایمنی و دفاعی کارایی دارند. بیشترین بازار زیست حسگرها، مربوط به تشخیص های پزشکی است. آمار نشان می دهد که در سال 1990 بازار این محصول تنها در اروپا بالغ بر 4 میلیارد دلار بوده است. تا کنون کتاب های متعددی توسط ناشران معتبر بین المللی در معرفی زیست حسگرها نگاشته شده است، ولی غالب آنها به صورت مجموعه مقالات است و مطالب آنها از پیوستگی مناسب برخوردار نبوده و جامعیت لازم را ندارد.
اولین زیست حسگرها
اولین زیست حسگرها ، غالباً به نام الکترودهای آنزیمی خوانده شده و اولین بار توسط کلارک و لیونز در سال 1962 برای اندازه گیری گلوکز ساخته شدند .
الکترودهای آنزیمی گلوکز، زیست حسگری است که تا کنون بیشترین مطالعه و کاربری را به خود اختصاص داده است. گلوکز، به دلیل درگیری اش با فرایند های متابولیکی انسان ، دارای اهمیت خاصی است . در پانکراس بیماران خاصی که از دیابت شیرین رنج می برند، به میزان کافی انسولین تولید نمی شود تا گلوکز خون آنها در سطح مناسبی حفظ گردد. دراین گونه موارد، برای تنظیم مصرف انسولین، اندازه گیری مداوم میزان گلوکز خون بیمار الزامی است. در گذشته، نمونه های خون درآزمایشگاه تشخیص طبی با تاخیر زمانی و عدم آگاهی از شرایط بیمار اندازه گیری می شد.
فهرست مطالب
مقدمه ..................................................................................................................6
تعریف و توضیح اجمالی زیست حسگر و انواع آن .............................................7
عناصر بیولوژیکی ............................................................................................ 18
عوامل مؤثر بر عملکرد .................................................................................... 33
کاربرد های مهم .............................................................................................. 42
مثال های تجربی .............................................................................................. 54
کاربرد های تجاری .......................................................................................... 61