The impact of mitigation of eavesdropping on wireless sensor networks lifetime

Abstract

Wireless sensor networks (WSNs) consist of tiny sensor nodes distributed over a specific geographical area. Eavesdropping can be considered as an attack against WSNs when an adversary node overhears the transmissions among the sensor nodes. Hence a WSN needs to minimize the risk of overhearing in order to operate safely. One of the most important performance metrics of WSNs is network lifetime. Decreasing the transmission power levels of the nodes in order to reduce the overhearing can negatively affect the network lifetime due to the suboptimal routing paths that are used. In this study, two optimization models are developed to jointly reduce eavesdropping and increase the network lifetime. The analysis of the relationship between eavesdropping and network lifetime is investigated by using the proposed optimization models. As a result of this study, it was observed that the minimum reduction of eavesdropping causes a significant decrement in network lifetime and when the overhearing limit is extended to a certain level, the network lifetime converges to the maximum.

Kablosuz algılayıcı ağlar (KAA) belirli bir coğrafi alana dağılmış küçük algılayıcı düğümlerden oluşmaktadır. Hedeflenen düğüm çiftleri dışında diğer düğümlerin haberleşme menziline girmesi gizli dinleme (kulak misafirligi) olarak bilinmektedir. Gizli dinleme KAA’lara karşı bir saldırı olarak nitelendirilmekte olup KAA’nın güvenli biçimde çalışması için gizli dinlenme riskinin en aza indirgenmesi gerekmektedir. KAA’ların en önemli performans metriklerinden birisi ag yaşam süresidir. Gizli dinlemeyi azaltmak adına dügümlerin iletim güç seviyelerinin düşürülmesi en iyi olmayan yönlendirme kararlarının kullanılmasına bu da agın yaşam süresinin olumsuz etkilenmesine yol açar. Bu çalışmada, gizli dinlemeyi en aza indirmeye ve ağ yaşam süresini belirli bir gizli dinleme kısıtı altında en büyüklemeye yönelik iki eniyileme modeli tasarlanmıştır. Gizli dinleme ve ağ yaşam süresi arasında ilişkinin analizi tasarlanan eniyileme modelleri yardımı ile incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, gizli dinlemeyi minimuma indirgemenin ağ yaşam süresinde azımsanmayacak ölçüde düşüşe neden oldugu gözlenmiş olup gizli dinleme sınırı belli miktarda genişletildiginde ağ yaşam süresinin maksimum seviyeye çıktıgı görülmüştür.