Matoba, Akihisa;Hanada, Masaki;Kanemitsu, Hidehiro;Kim, Moo Wan
Journal of Computing Science and Engineering
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제8권2호
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pp.107-118
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2014
One interesting problem regarding wireless local area network (WLAN) ad-hoc networks is the effective mitigation of hidden nodes. The WLAN standard IEEE 802.11 provides request to send/clear to send (RTS/CTS) as mitigation for the hidden node problem; however, this causes the exposed node problem. The first 802.11 standard provided only two transmission rates, 1 and 2 Mbps, and control frames, such as RTS/CTS assumed to be sent at 1 Mbps. The 802.11 standard has been enhanced several times since then and now it supports multi-rate transmission up to 65 Mbps in the currently popular 802.11n (20 MHz channel, single stream with long guard interval). As a result, the difference in transmission rates and coverages between the data frame and control frame can be very large. However adjusting the RTS/CTS transmission rate to optimize network throughput has not been well investigated. In this paper, we propose a method to decrease the number of exposed nodes by increasing the RTS transmission rate to decrease RTS coverage. Our proposed method, Asymmetric Range by Multi-Rate Control (ARMRC), can decrease or even completely eliminate exposed nodes and improve the entire network throughput. Experimental results by simulation show that the network throughput in the proposed method is higher by 20% to 50% under certain conditions, and the proposed method is found to be effective in equalizing dispersion of throughput among nodes.
본 논문에서는 해양센서네트워크에서 에너지 소비를 줄이고 전송효율을 높이기 위한 매체접근제어 프로토콜을 제안한다. 수중환경에서는 지상에 비해 전송지연이 길며 데이터 전송률이 낮은 점을 고려하여 효율적으로 에너지를 관리하며 처리율을 향상시킬 수 있는 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 데이터충돌을 줄이기 위해 채널예약방식을 사용하며, 애드혹 네트워크에서 발생할 수 있는 숨겨진 노드문제와 노출된 노드문제를 제어할 수 있는 매커니즘을 사용한다. 제안된 프로토콜은 슬롯기반의 전송프레임으로 구성되며, 전송프레임은 전송예약을 위한 예약구간을 별도로 두어 노드 간 충돌을 줄인다. 전송예약과정에서 송수신 노드 간에 예약정보를 이용하여 숨겨진 노드문제와 노출된 노드문제를 해결한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 이용하여 평균에너지 소비량, 충돌횟수비율, 처리율, 평균지연시간 관점에서 제안된 프로토콜의 성능을 평가하였으며, 수중환경의 기존 MAC 프로토콜과 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과에서 제안된 방식이 기존의 방식에 비해 성능이 우수함을 볼 수 있었다.
This paper presents a new algorithm for the K shortest paths Problem which develops initial K shortest paths, and repeat to expose hidden shortest paths with dual approach and to replace the longest path in the present K paths. The initial solution comprises K shortest paths among shortest paths to traverse each arc in a Double Shortest Arborescence which is made from bidirectional Dijkstra algorithm. When a crossing node that have two or more inward arcs is found at least three time by turns in this K shortest paths, there may be some hidden paths which are shorter than present k-th path. To expose a hidden shortest path, one inward arc of this crossing node is chose by means of minimum detouring distance calculated with dual variables, and then the hidden shortest path is exposed with joining a detouring subpath from source to this inward arc and a spur of a feasible path from this crossing node to sink. If this exposed path is shorter than the k-th path, the exposed path replaces the k-th path. This algorithm requires worst case time complexity of O(Kn$^2$), and O(n$^2$) in the case k$\leq$3.
Mobile ad hoc network(MANET) is a kind of wireless network which has no infrastructure. Each component node of MANET can move freely and communicate based on wireless peer to peer mode. Because of its vulnerable routing protocols, MANET is exposed to many kinds of attacks. A sinkhole attack is one of the representative attacks in MANET caused by attempts to draw all network traffic to a sinkhole node. This paper focuses on the sinkhole problem on Dynamic Source Routing(DSR) protocol in MANET. To detect the sinkhole node, we extract several useful sinkhole indicators through analyzing the sinkhole problem, then propose an efficient detection method based on an incremental learning algorithm. The simulation results show that the proposed method is effective and reliable for detecting sinkhole intrusion.
This article presents a new algorithm for the K Shortest Paths Problem which develops initial K shortest paths, and repeal to expose hidden shortest paths with dual approach and to replace the longest path in the present K paths. The initial solution which comprises K shortest paths among shortest paths to traverse each arc is made from bidirectional Dijkstra algorithm. When a crossing node that have two or more inward arcs is found at least three time by turns in this K shortest paths, one inward arc of this crossing node, which has minimum detouring distance, is chosen, and a new path is exposed with joining a detouring subpath from source to this inward arc and a spur of a feasible path from this crossing node to sink. This algorithm, requires worst case time complexity of $O(Kn^2),\;and\;O(n^2)$ in the case $K{\leq}3$.
TCP는 신뢰성을 보장하는 전송 프로토콜로서 인터넷 등에서 가장 널리 사용되고 있는 전송 방식이다. 하지만 TCP는 유선망에 적합하도록 설계되었기 때문에 무선망에서 TCP를 사용할 경우 성능 저하가 발생된다. TCP의 성능 저하 원인으로는 MAC 계층에서의 무선 매체 경쟁, hidden-terminal 문제와 exposed terminal 문제, 링크 계층에서의 패킷 손실, 불공정성의 문제들과 노드의 이동에 의한 경로 단절시 발생되는 패킷 순서 바뀜 문제와 경로의 단절로 인한 재전송 타이머의 exponential backoff에 의한 대역폭의 낭비 등이 있다. 특히 이동 ad-hoc 망에서는 전송 범위(transmission range)와 간섭범위(interference range)의 불일치로 인해 발생되는 hidden terminal 문제로 인해 동시에 전송할 수 있는 노드의 수가 제한되며 이로 인해 성능저하가 크게 발생된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 기반 이동 ad-hoc 망에서 발생되는 hidden terminal 문제로 인해 노드가 전송을 하지 못하고 CW(contention window)만 크게 증가되는 문제를 해결하기 위한 MAC 알고리즘을 제안한다. 기존의 802.11 MAC의 DCF(distributed coordination function)에서는 전송에 실패할 경우 CW를 지수적으로 증가시키지만 본 논문에서 제안하는 기법은 노드가 전송 실패를 하였을 경우 그 원인에 따라 CW를 적절하게 변화시킴으로 성능 향상을 얻을 수 있다. 이 기법을 사용하면 hidden terminal에 의해 전송을 실패하는 노드에게 공정한 전송 기회를 부여함으로써 TCP 성능 향상을 얻을 수 있음을 시뮬레이션을 통해 보였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권7호
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pp.2892-2913
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2016
Network virtualization promises to play a dominant role in shaping the future Internet by overcoming the Internet ossification problem. However, due to the injecting of additional virtualization layers into the network architecture, several new security risks are introduced by the network virtualization. Although traditional protection mechanisms can help in virtualized environment, they are not guaranteed to be successful and may incur high security overheads. By performing the virtual network (VN) embedding in a security-aware way, the risks exposed to both the virtual and substrate networks can be minimized, and the additional techniques adopted to enhance the security of the networks can be reduced. Unfortunately, existing embedding algorithms largely ignore the widespread security risks, making their applicability in a realistic environment rather doubtful. In this paper, we attempt to address the security risks by integrating the security factors into the VN embedding. We first abstract the security requirements and the protection mechanisms as numerical concept of security demands and security levels, and the corresponding security constraints are introduced into the VN embedding. Based on the abstraction, we develop three security-risky modes to model various levels of risky conditions in the virtualized environment, aiming at enabling a more flexible VN embedding. Then, we present a mixed integer linear programming formulation for the VN embedding problem in different security-risky modes. Moreover, we design three heuristic embedding algorithms to solve this problem, which are all based on the same proposed node-ranking approach to quantify the embedding potential of each substrate node and adopt the k-shortest path algorithm to map virtual links. Simulation results demonstrate the effectiveness and efficiency of our algorithms.
IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function)는 소스와 목적지 단말의 데이터 전송 절차에 따라 2-way 핸드쉐이크와 4-way 핸드쉐이크 방식을 제공한다. 특정 단말이 채널을 점유할 경우 전송범위 안에 속해 있는 이웃 단말들은 데이터 신호를 수신하여 채널이 점유 중인 것을 감지하고 전송을 연기하게 된다. 하지만 먼저 전송 중인 소스와 목적지 단말에게 충돌을 발생시키지 않는 조건에서 이웃 단말이 동시 전송이 가능하다면 불필요하게 전송을 연기할 필요가 없을 것이다. 본 논문에서는 동시 전송이 가능한 조건에 대하여 연구해보고 이를 만족하는 경우 동시 전송을 수행하는 기법을 제안하였다.
Various researchers conducted the research on two-factor authentication suitable for wireless sensor networks (WSNs) after Das first proposed two-factor authentication combining the smart card and password. After then, To improve the security of user authentication, elliptic curve cryptography(ECC)-based authentication protocols have been proposed. Jiang et al. proposed a privacy-aware two-factor authentication protocol based on ECC for WSM for resolving various problems of ECC-based authentication protocols. However, Jiang et al.'s protocol has the vulnerabilities on a lack of mutual authentication, a risk of SID modification and a lack of sensor anonymity, and user's ID exposed on sensor node Therefore, this paper proposed security enhanced privacy-aware two-factor authentication protocol for wireless sensor networks to solve the problem of Jiang et al.'s protocol, and security analysis was conducted for the proposed protocol.
This paper studies a parallel relay network where the relays employ an amplify-and-forward (AF) relaying scheme and are subjected to individual power constraints. We consider correlated effective relay noise arising from practical scenarios when the relays are exposed to common interferers. Assuming that the noise covariance and the full channel state information are available, we investigate the problem of finding the optimal AF scheme in terms of maximum end-to-end transmission rate. It is shown that the maximization problem can be equivalently transformed to a convex semi-definite program, which can be efficiently solved. Then an upper bound on the maximum achievable AF rate of this network is provided to further evaluate the performance of the optimal AF scheme. It is proved that the upper bound can be asymptotically achieved in two special regimes when the transmit power of the source node or the relays is sufficiently large. Finally, both theoretical and numerical results are given to show that, on average, noise correlation is beneficial to the transmission rate - whether the relays know the noise covariance matrix or not.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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