Τεχνικές Βελτιστοποίησης Ασφάλειας Φυσικού Στρώματος Στα Ασύρματα Συστήματα Επικοινωνιών

Abstract

Οι ασύρματες επικοινωνίες αποτελούν ένα αναπόσπαστο κομμάτι της σύγχρονης κοινωνίας, χρησιμοποιούμενες ευρέως στην καθημερινότητα αλλά και σε στρατιωτικές εφαρμογές. Δεδομένου ότι η πλειοψηφία των ανθρώπων βασίζεται στις ασύρματες επικοινωνίες για τη μετάδοση σημαντικών και ιδιωτικών δεδομένων, η ασφάλεια των ασύρματων επικοινωνιών καθίσταται ως ένας τομέας κριτικής σημασίας με πολλές προκλήσεις για τους μηχανικούς. Παραδοσιακά, η ασφάλεια θεωρείται ως ένα ανεξάρτητο χαρακτηριστικό το οποίο τοποθετείται στα ανώτερα του φυσικού στρώματος επίπεδα, ενώ όλα τα ευρέως χρησιμοποιούμενα κρυπτογραφικά πρωτόκολλα σχεδιάζονται και εφαρμόζονται χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τις ιδιαιτερότητες του ασύρματου μέσου μετάδοσης. Στο πλαίσιο αυτό, αναδύεται ο τομέας της ασφάλειας φυσικού στρώματος, όπου έρχεται να ενισχύσει ακόμη περισσότερο την ασφάλεια των επικοινωνιών, λειτουργώντας συμπληρωματικά ή αυτοτελώς από μία κλασική μέθοδο κρυπτογραφίας ανωτέρου επιπέδου. Η παρούσα διπλωματική εργασία, λοιπόν, πραγματεύεται το θέμα της ασφάλειας φυσικού στρώματος στις ασύρματες επικοινωνίες. Αρχικά, παρέχεται στον αναγνώστη το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο από τις ασύρματες επικοινωνίες αλλά και την ασφάλεια σε αυτές ώστε να καταστεί ευκολότερη η μελέτη της εργασίας αυτής. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της ασφάλειας στο φυσικό στρώμα, με σημαντικότερη εξ αυτών τη χωρητικότητα ασφαλείας, και διερευνάται η επίδραση των χαρακτηριστικών του ασύρματου καναλιού σε αυτήν. Το κύριο μέρος της εργασίας μελετά τη βελτιστοποίηση της χωρητικότητας ασφαλείας μέσω της διαχείρισης της ισχύος μετάδοσης. Επιπρόσθετα, η εργασία ασχολείται με τη διασφάλιση ασφαλούς ασύρματης επικοινωνίας διαμέσου της εφαρμογής τεχνικών που βασίζονται στη συνεργασία μεταξύ διαφορετικών χρηστών του δικτύου και αναλύεται μία συγκεκριμένη συνεργατική τεχνική ασφαλείας φυσικού στρώματος. Τέλος, για την εξαγωγή πειραματικών αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις με τη χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Matlab.