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Existem v ´arias m ´etodos para detetar jamming. Nos protocolos MAC (Media Access Control), como o CSMA (Carrier Sense Multiple Access), cada n ´o espera que o acesso fique livre para que possa enviar os seus pacotes. O tempo m ´edio que cada n ´o tem de esperar at ´e que o acesso fique livre e dispon´ıvel para transmitir ´e o CST (Carrier Sensing Time). O CST ´e calculado a partir do tempo em que o n ´o est ´a dispon´ıvel para transmitir e do tempo em que o n ´o tem o acesso livre para transmitir os seus pacotes. Na presenc¸a de um jammer o canal pode estar constantemente ocupado.

Os n ´os fixam uma margem a partir do valor do CST, caso esta margem seja excedida o n ´o considera que est ´a a sofrer jamming. Este m ´etodo apenas pode ser aplicado a redes que usem protocolo MAC baseado em detec¸ ˜ao de disponibilidade e ´e incapaz de identificar ataques `a camada f´ısica. A escolha da margem ´e um processo pouco preciso e computacionalmente pesado para ser processado no n ´o.

O r ´acio do n ´umero de pacotes enviados por um n ´o durante um per´ıodo de tempo pelo n ´umero de pacotes que supostamente deveriam ser enviados nesse mesmo per´ıodo de tempo ´e definido por PSR (Packet Send Ratio). Uma quebra neste r ´acio pode indicar a presenc¸a de um jammer, no entanto n ˜ao a garante por si s ´o.

O r ´acio de pacotes entregues, ´e calculado mantendo a contagem das confirmac¸ ˜oes de recec¸ ˜ao com sucesso e o n ´umero total de pacotes enviados pelo n ´o [14, 15].

C¸ akiro ˇglu and ¨Ozcerit [16] defendem que a energia consumida em excesso por um n ´o pode indicar a presenc¸a de um jammer, pode ser calculada atrav ´es da descida de tens ˜ao da bateria, multiplicando o quadrado do seu valor pelo tempo da medic¸ ˜ao e dividindo pela resist ˆencia do n ´o. O jammer forc¸a o sensor a manter-se em BACKOFF mesmo se estiver em modo IDLE, causando um consumo de energia excessivo. No entanto existem diversos motivos pelos quais o n ´o pode gastar energia em excesso, como seja o aumento de tr ´afego nesse per´ıodo.

A variac¸ ˜ao da pot ˆencia do sinal recebido ´e um modo de detec¸ ˜ao de jamming, a presenc¸a deste afeta a relac¸ ˜ao sinal-ru´ıdo. Se ao longo do tempo o n ´o coletar a pot ˆencia recebida de dados leg´ıtimos, permite o c ´alculo de um desvio padr ˜ao para a recec¸ ˜ao de um sinal leg´ıtimo, assim podemos deduzir que quando a recec¸ ˜ao de um sinal n ˜ao se encontrar dentro dos limites do valor de desvio padr ˜ao esse n ´o se encontra nas imediac¸ ˜oes de um jammer.

O indicador de pot ˆencia do sinal recebido (Received Signal Strength Indicator - RSSI) permite a medic¸ ˜ao de pot ˆencia do sinal numa ligac¸ ˜ao r ´adio e pode ser usado para localizac¸ ˜ao, estimativa da qualidade do sinal e controle de pot ˆencia. Este indicador ´e suportado pela maioria dos transceivers sem custos adicionais. As medic¸ ˜oes atrav ´es do RSSI s ˜ao muito f ´aceis de usar e t ˆem consumos de energia muito baixos comparados com outros m ´etodos.

Os m ´etodos principais de processamento s ˜ao baseados em aproximac¸ ˜oes estat´ısticas ou em t ´ecnicas geom ´etricas de triangulac¸ ˜ao. O RSSI ´e utilizado em diversas aplicac¸ ˜oes, incluindo tracking. Em redes de sensores, os sistemas de tracking que utilizam t ´ecnicas r ´adio podem ser baseadas em medic¸ ˜oes de RSSI.

Os algoritmos de tracking baseados em medic¸ ˜oes de RSSI s ˜ao normalmente compostos por dois passos:

• Utilizac¸ ˜ao das medic¸ ˜oes de RSSI para estimar a dist ˆancia entre dois n ´os que usam canais conhe- cidos ou por m ´etodos de calibrac¸ ˜ao offline. A calibrac¸ ˜ao offline pode ser baseada numa tabela conhecida entre valores de RSSI medidos e dist ˆancias. O segundo passo consiste em aplicar m ´etodos estat´ısticos ou geom ´etricos para obter a localizac¸ ˜ao a partir da dist ˆancia estimada. • Aplicac¸ ˜ao de m ´etodos estat´ısticos ou geom ´etricos para obter a localizac¸ ˜ao a partir da dist ˆancia

estimada.

O RSSI tem especial interesse para detec¸ ˜ao se for utilizado um reactive jammer para atacar a rede. Caso a rede seja afetada por este tipo de jammers, a pot ˆencia do sinal recebido sofrer ´a um aumento devido ao ru´ıdo introduzido. Com o RSSI ´e poss´ıvel estimar a pot ˆencia do sinal recebido no preciso momento em que existe comunicac¸ ˜ao, permitindo verificar se este valor se encontra dentro dos

par ˆametros normais. Caso o valor seja demasiado elevado indica que poderemos estar na presenc¸a de um jammer. Obter o valor da pot ˆencia do sinal quando n ˜ao existe comunicac¸ ˜ao ser ´a in ´util neste caso, uma vez que, o jammer est ´a inativo neste per´ıodo.

Os sistemas de tracking baseados em medic¸ ˜oes de RSSI t ˆem v ´arios desafios relacionados com a natureza do RSSI. As medic¸ ˜oes do RSSI s ˜ao muito afetadas pelas variac¸ ˜oes dos meios wireless. Em caso de utilizac¸ ˜ao em edif´ıcios, as reflex ˜oes nas paredes resultam em m ´ultiplas interfer ˆencias no sinal recebido. Por sua vez, estas interfer ˆencias podem levar a elevados erros de tracking.

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E absolutamente necess ´ario obter uma calibrac¸ ˜ao precisa dos valores de RSSI em func¸ ˜ao da dist ˆancia. As medic¸ ˜oes de RSSI s ˜ao muito sens´ıveis, principalmente a longas dist ˆancias, uma vez que o seu valor atenua em func¸ ˜ao desta. O valor do RSSI ´e tamb ´em muito mais sens´ıvel a interfer ˆencias quando os n ´os se encontram a longas dist ˆancias.

A sensibilidade das medic¸ ˜oes de RSSI em relac¸ ˜ao ao meio e `a dist ˆancia podem ser diminu´ıdas utilizando conhecimento anterior. O conhecimento pr ´evio acerca das dimens ˜oes do ambiente permitem uma otimizac¸ ˜ao das definic¸ ˜oes da pot ˆencia de transmiss ˜ao dos n ´os e uma melhor convers ˜ao do valor do RSSI. A informac¸ ˜ao acerca da velocidade de deslocamento permitem melhorar a taxa de transmiss ˜ao [17].

Esta t ´ecnica pode ser adaptada para detec¸ ˜ao de jamming uma vez que o RSSI nestas condic¸ ˜oes tem caracter´ısticas espec´ıficas [18]. Com o intuito de perceber a forma como a pot ˆencia do sinal do jammer afeta a comunicac¸ ˜ao na rede de sensores foram efetuados alguns testes que podem ser observados na secc¸ ˜ao 3.

Chimankar and Nandedkar [18] e Liu et al. [19] prop ˜oem um sistema de localizac¸ ˜ao do jammer baseado na pot ˆencia do sinal daquele, este sistema permitir ´a conhecer a posic¸ ˜ao dos sensores nos limites da zona afetada e, calculando a posic¸ ˜ao central a estes n ´os, aproximar a posic¸ ˜ao do jammer. A estrutura deste sistema ´e mostrado na figura 2.12.

Figura 2.12: Sistema de localizac¸ ˜ao de jammers. [18]

Para a localizac¸ ˜ao do jammer ´e necess ´ario ter conhecimento pr ´evio da pot ˆencia do seu sinal para diversas dist ˆancias, este conhecimento permite conhecer uma s ´erie de poss´ıveis localizac¸ ˜oes, que mesmo n ˜ao sendo exatas, estar ˜ao pr ´oximas desta.

Conforme demonstra a figura 2.12 o sistema proposto ´e constitu´ıdo por um calculador de ru´ıdo de fundo Ambient noise floor - (ANF), por um m ´odulo de medic¸ ˜ao de pot ˆencia do sinal do jammer (JSS), por um m ´odulo de localizac¸ ˜ao central e um localizador.

O ANF ´e a soma de todo o ru´ıdo em espac¸o livre, incluindo o sinal do jammer. O ANF calculator calcula o valor dosa e o sc em que o sa ´e o ru´ıdo do ambiente quando apenas o sinal do jammer est ´a ativo e osc ´e o valor do ru´ıdo quando o sinal do jammer e da comunicac¸ ˜ao est ˜ao ambos presentes.

Quanto mais alto for o valor do ANF maior ´e a pot ˆencia o sinal.

O m ´odulo JSS calcula as coordenadasx e y dos n ´os no limite da zona afetada.

JSS(xj, yj) =

x1, x2, x3...xn

n ,

y1, y2, y3...yn

n (2.1)

Em quexieyis ˜ao as coordenadasxieyidos limites respetivamente.

O m ´odulo de localizac¸ ˜ao central calcula as coordenadas dos n ´os centraisxjam eyjam da mesma

forma que o m ´odulo JSS calcula o dos limites.

Por ultimo, a m ´edia de cada um dos valores dex e y permitir ´a prever a localizac¸ ˜ao do jammer.

AV G((xj, yj), (xj, yj)) =

xj, xjam

2 ,

yj, yjam

2 (2.2)

Este m ´etodo est ´a sujeito a obter desvios consider ´aveis quando os sensores t ˆem uma distribuic¸ ˜ao pouco uniforme.

Yanqiang et al. [20] prop ˜oem outra soluc¸ ˜ao para localizac¸ ˜ao dos jammers, a utilizac¸ ˜ao do algoritmo Minimum-covering-circle (MCCL). MCCL utiliza o conhecimento geom ´etrico do c´ırculo e estima o centro do c´ırculo como a posic¸ ˜ao do jammer.

Quando ocorrem ataques de Jammers deixa de existir comunicac¸ ˜ao entre sensores na zona afetada, no entanto, existem v ´arias t ´ecnicas desenvolvidas que podem permitir a comunicac¸ ˜ao mesmo entre estes n ´os. Para a implementac¸ ˜ao do MCCL assume-se que apenas os n ´os que se encontram no limite da zona afetada podem efetuar comunicac¸ ˜ao.

Este algoritmo n ˜ao tem capacidade de detetar ataques de jammers. Para que possa ser aplicado este tem de ser detetado utilizando um dos m ´etodos apresentados anteriormente.

Com o intuito de estimar a posic¸ ˜ao do jammer, o algoritmo MCCL comec¸a por colecionar as co- ordenadas de todos os n ´os afetados. Assumindo que existem n n ´os afetados que conseguem enviar informac¸ ˜ao de localizac¸ ˜ao, com notac¸ ˜ao:

Q = (X1, Y1), (X2, Y2), ..., (Xn, Yn) (2.3)

Podemos definir v ´arios passos em MCCL com base nesta informac¸ ˜ao. 1. Definir o menor pol´ıgono que contem todos os pontos deQ (Convex Hull).

Figura 2.13: Convex hull. _{Figura 2.14: exemplo n ˜ao convexo.}

2. Calcular o di ˆametrol de CH(Q), para cada Pi ePj,PI ePj s ˜ao pontos simetricamente opostos,

em que o ponto m ´edio del definido por O1 ´e uma aproximac¸ ˜ao do centro do circulo. |l|₂ ´e o raio

do circulo. Se d(Pv, O1) ≤ |l|₂, (v ∈ 1, 2, ..., m, v diferente i, j), O1 ´e a posic¸ ˜ao estimada para o

jammer. Caso n ˜ao se confirme continuamos para o passo 3.

3. Calcular a dist ˆanciad(Pu, l)entre cada v ´ertice de CH(Q) = (P1, P2, ..., Pm) e l, onde Pu∈P 1, P 2, ...,

P m, e u ∈ 1, 2, ..., m, u 6= i, j. Encontrar a dist ˆancia m ´axima d(Pu, l) e o u correspondente passa

a ser tratado pork.

4. Definir o plano bissetor perpendicular al e PiPk respetivamente, sendo que, de seguida estes 2

bissetores em trissetores emO2como se pode ver na figura 6. A dist ˆanciad(Pi, O2) entre PieO2

passa a ser definida porR2.

Figura 2.15: Algoritmo MCCL. [20]

5. Sed(Pv, O2) ≤ R2,v ∈ 1, 2, ..., m, v 6= i, j, k, O2 ´e a posic¸ ˜ao estimada para o jammer e o algoritmo

termina. Caso existak′_{que satisfac¸a a condic¸ ˜aod(P}

k′, O2) > R2,k′ ∈1, 2, ..., m, k′ 6= i, j, k, ent ˜ao

substitui-sePkporPk′. Repete-se os passos 4 e 5 at ´e que n ˜ao existak′.

O MCCL termina dandoO2como posic¸ ˜ao estimada para o jammer.

Para a elaborac¸ ˜ao deste trabalho assume-se a exist ˆencia de um mecanismo de detec¸ ˜ao do jam- mer, ainda que este n ˜ao seja implementado. Esta informac¸ ˜ao ´e essencial para que se possam criar

algoritmos de routing baseados na dist ˆancia geogr ´afica entre jammer e n ´os.