بهبود بهرهوری انرژی و امنیت ارتباطات در شبکههای حسگر بیسیم با ترکیب خوشهبندی LEACH و رمزنگاری هیبریدی ECC–AES

شبکههای حسگر بیسیم به دلیل محدودیت انرژی، توان پردازشی و حافظه گرهها، در طراحی همزمان سازوکارهای امنیتی و مدیریت ارتباطات با چالش روبهرو هستند. استفاده مستمر از رمزنگاری نامتقارن میتواند هزینه محاسباتی و مصرف انرژی را افزایش دهد؛ در مقابل، اتکا به روشهای سبکتر بدون مدیریت مناسب کلید و صحتسنجی پیام، سطح حفاظت از دادهها را کاهش میدهد. در این پژوهش، روشی ترکیبی برای بهبود امنیت و بهرهوری انرژی ارائه میشود که در آن خوشهبندی شبکه با الگوریتم LEACH و تبادل کلید با رمزنگاری منحنی بیضوی (ECC) انجام میشود و سپس الگوریتم متقارن AES برای رمزگذاری دادهها به کار میرود. برای بررسی صحت و یکپارچگی پیام، کد اعتبارسنجی پیام (MAC) و شماره توالی بسته نیز در نظر گرفته شده است. سرخوشه پس از اعتبارسنجی و رمزگشایی بستههای اعضا، دادهها را تجمیع میکند و نتیجه را به ایستگاه پایه میفرستد. روش پیشنهادی در محیط MATLAB R۲۰۲۴a شبیهسازی و با دو روش مرجع مبتنی بر ECC و مدیریت کلید پویا مقایسه شد. شبیهسازی در شبکهای شامل ۱۰۰ گره، محدوده ۱۰۰×۱۰۰ متر، انرژی اولیه ۰٫۵ ژول برای هر گره، بستههای ۴۰۰۰ بیتی و ۵۰۰۰ دور انجام شد؛ هر سناریو نیز ۲۰ بار اجرا و میانگین نتایج گزارش شد. بر اساس نتایج گزارششده، روش پیشنهادی در مقایسه با دو روش مرجع مصرف انرژی و سربار ارتباطی کمتری، توان عملیاتی بیشتری و تاخیر انتهابهانتهای پایینتری داشت. از آنجا که مقادیر عددی دقیق همه شاخصها در متن نتایج بهصورت جدول ارائه نشدهاند، یافتهها در این مقاله بهصورت مقایسهای و کیفی بیان میشوند.

کلیدواژه ها:

شبکه حسگر بیسیم ، بهرهوری انرژی ، خوشهبندی ، LEACH ، رمزنگاری هیبریدی ، ECC ، AES ، امنیت ارتباطات.