CC BY
73DOI: 10.34031/article_5d35d0b6de2bb4.43911446 1Петручук Е.В., 1*Иванов Д.Я
1 Южный федеральный университет, Таганрог Россия, 347900, Ростовская область, г. Таганрог, ул. Чехова, д. 2 *E-mail: ser.vladislavovich@yandex.ru
ОРГАНИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ РОЕВЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ МУЛЬТИРОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ZIGBEE
Аннотация. В статье рассмотрены основные методы управления группами роботов, такие как единоначальный, иерархический, коллективный, стайный, роевой. В экстремальной робототехнике предпочтительней использовать децентрализованный роевой метод управления, так как сеть легко масштабируется, позволяя охватить большую площадь, а также не нуждается в оптимизации коллективного движения, исключая из сети центральное устройство управления, что делает сеть независимой от центра управления и устойчивей к внешним источникам воздействия.
Для реализации данного метода требуется хорошая и устойчивая связь между участниками сети, позволяющая совершать постоянный обмен информацией и постоянную её обработку в режиме реального времени. Для решения поставленной научно-технической задачи хорошо подходит стандарт обмена информацией ZigBee (IEEE 802.15.4), так как его аппаратная реализация и комплектующие являются более выгодными с точки зрения стоимости, диапазоны частот менее загружены, стандарт предполагает низкое энергопотребление, что является еще одним преимуществом для малоразмерных роботов с небольшим запасом энергоресурсов.
При этом необходимо учитывать, что при использовании беспроводной линии связи возникают риски негласного получения информации, несанкционированного доступа и компрометации информации. Для защиты предлагается использовать не аппаратное, а программное шифрование, что позволит снизить вес и цену малоразмерного робота.
Был протестирован алгоритм из семейства DES, который позволил увидеть наглядные преимущества программного шифрования.
Ключевые слова: мультиробототехнический комплекс, децентрализованная роевая система управления, стандарт zigbee, многоцелевой режим, конфиденциальность, программное шифрование, криптостойкость.
Введение. С каждым годом роботы находят всё более широкое применение в различных сферах деятельности человека. Применение группы малоразмерных роботов позволяет выполнять более сложные задачи, повышая эффективность и функциональные возможности таких роботов [1, 2]. Перед малоразмерными автономными роботами открываются огромные возможности, в частности, возможность снизить человеческие потери во время боевых действий, при выполнении воздушно-космических операций. Отсутствие людей на борту беспилотного летательного аппарата (БПЛА) позволяет увеличить диапазон допустимых перегрузок и манёвренность, снизить стоимость единицы подобной техники. Помимо военной сферы такие роботы могут использоваться в гражданских сферах применения, таких как мониторинг [3,4], радиоэлектронная разведка, радиоэлектронная борьба, выполнения поисковых операций [6], картографирование, наблюдение, слежение, охраны спецобъектов, перемещение габаритных тел [7], работы с радиоактивными отходами [8], телекоммуникация [9] и др.
Для качественного выполнения поставленных задач группой роботов требуется система управления, которая позволит взаимодействовать участникам, а также постоянно будет оценивать обстановку, передавая её оператору.
Анализ методов управления мультиробо-тотехническими комплексами. Анализ литературы позволяет выделить следующие три метода управления [10].
Централизованный. Все роботы, входящие в состав группы, считаются как единое целое, говоря иначе, вся группа представляется как единый объект управления, с чётким разграничением прав и свобод каждого участника (рис. 1). Данный принцип основан на единоначалии с использованием стратегии иерархического управления. В схему входит центральное устройство управления (ЦУУ) и каналы, по которым происходит информационный обмен между всеми участниками. Каждый робот должен постоянно передавать информацию о своих координатах, своём состоянии, условиях окружающей среды в ЦУУ. Примером реализации данного метода можно назвать проект «MARTHA» [14].
С
••• йс |
ЦУУ] Кммш1.111|) I -1к> у(НРИ!кн
ЦУУ1
Кпм>И И[1 1-П] ^_
гЧ 1 _
\ Командир I -го уровня |
I -г -ч
едмгомячйпъмм управление
С
01 ... О, О; ... Оь
1 1 I * 1
1лп[М11- мшил« не|?арм «икое >'П|.иии:еии:
а) 6)
Рис. 1. Централизованная единоначальная (а) и централизованная иерархическая (б) стратегии управления
Децентрализованный. Исключение единого центра, отвечающего за формирование команд по координации для всех участников подобного управления (рис. 2). В рамках децентрализованных стратегий управления каждый робот представляет собой «агента» мультиагентной системы управления. Подобная система управления легко масштабируется до требуемых размеров и не нуждается в коллективной оптимизации коллективного движения, что полностью отличается от централизованного подхода к стратегии управления. В децентрализованной системе можно выделить три метода коллективный, стайный и роевой.
Канал обмена информацией
J 1 к Г 1 1 к 1 * 1 к г
Ог й —
1 1 к. г 1 1 к < 1 1 < г
Среда Е
Децентрализованное коллективное управления
& а Оц
> 1 к р 1 1 к > 1 к г
( Среда Е
Децентрализованное стайное (роевое)управления
Рис. 2. Децентрализованное управление
Комбинированный. Метод, объединивший основные методы группового управления.
На основе рассмотренных подходов к организации управления мультиробототехническими комплексами проведено сравнение по ряду критериев (табл. 1).
Таблица 1
Подходы к организации управления
Топология Простота организации Живучесть Сложность задачи для каждого из участников
Централизованный
Единоначалие Звезда Очень легко организуется При выводе из строя ЦУУ возможность управления утрачивается При увеличении количества участников сложность возрастает
Иерархическая 4% Расширенная звезда Очень легко организуется Достаточно продолжительная Задачи распределяются согласно иерархии
Децентрализован-ный
Коллективная л <:/ Шина Организация весьма сложная При выходе из строя канала связи управление утрачивается Задачи распределяются равномерно, не загружая одного агента всей работой
Стайная Роевая Ячеистая Организация весьма сложная Наивысшая, работа с такой группой возможна при любом количестве участников. Не зависит от вышедших из строя участников. Каждый участник группы работает только со своей задачей
Наиболее перспективной веткой развития группового управления является децентрализованная стайная/роевая система управления строя.
Основным элементом, обеспечивающим функционирование системы жизнеобеспечения группового управления (взаимодействия) является телекоммуникационная сеть. По сети происходит обмен информацией с элементами (агентами) группы, которые рассылают и получают широковещательные запросы.
Для реализации каждого из выше перечисленных методов требуется устойчивая связь, соответствующая стандартам безопасности, а также устойчивая к помехам. Каждый из методов группового взаимодействия представляет из себя почти живой организм, в котором все действия, совершаемые одной «клеткой», не должны противоречить всем остальным, а также быть полезными не только для себя, но и для всей группы в целом.
Прежде чем агент передаст информацию находящемуся рядом соседу для стайных/роевых систем управления, он самостоятельно обработает информацию, полученную от датчиков. По завершению обработки он сообщает своим соседям принятое им решение, те, в свою очередь, также сообщают информацию о себе. Приняв информацию от соседей, происходит снова обработка, но теперь обработка происходит с дополнительными данными, которые пришли от соседа. Далее алгоритм действий повторяется.
Задача информационного взаимодействия при групповом управлении. Специфика группового управления создаёт необходимость обмена информацией между участниками группы и четкой идентификацией изменений.
При создании информационного обмена в группах малоразмерных роботов возникает необходимость решения следующих научно-технических задач:
- управление потоками информации и маршрутизация пакетов в сети;
- определение многоцелевого режима сопровождения;
- создание алгоритмов, отвечающих за адаптивную аналого-дискретную фильтрацию;
- создание алгоритма оптимизированного оценивания поступающей информации и всех координат, которые используются в законах управления;
- создание безопасного канала (устойчивого, скрытого) информационного обмена между оператором и группой;
- создание алгоритма, позволяющего агентам обучаться;
- создание алгоритма оптимального оценивания инвариантно ко времени поступления измерений.
Каждому участнику требуется постоянная осведомлённость как о своих «соседях», так и о поставленных целях - для решения данной задачи используется многоцелевой режим сопровождения (МЦС). Проблема МЦС заключается в достаточно большом интервале времени между поступающими сигналами измерений от одной цели, тогда как сигналы управления должны формироваться беспрерывно. Следует учесть, что способ обработки поступающих сигналов на стандартных алгоритмах оптимального оценивания при одновременной обработке является нерентабельным, т.к. время обработки сигналов каждым датчиком различно, и кроме того расположение в пространстве участников влияет на время поступления сигнала. Поэтому возможности такой сети определяются возможностями используемого оборудования. Для расширения области применения алгоритма, следует применять технологии беспроводной связи.
Из этого можно сделать вывод, что система группового взаимодействия представляет собой объект информатизации, который будет подвержен информационным угрозам. Безопасность будет зависеть от применяемых технологий, которые будут использоваться в системе, заложенных алгоритмов, а также от информационных потоков, обрабатываемых агентами. Исходя из этого, реализация системы группового управления роевым строем, в зависимости от конфигурации, имеет ряд угроз информационной безопасности.
а) Нарушение конфиденциальности информации - информация, которая предназначалась одному агенту, была перехвачена «злоумышленниками», которые не имеют санкционированного доступа к этой информации.
б) Нарушение целостности информации -переданная информация, была подвержена изменениям извне, тем самым компрометируя источник; т. к. информация потеряла достоверность и отличается от оригинала, это может привести к дестабилизации системы и непредсказуемым результатам.
в) Нарушение доступности информации -чем больше алгоритмов шифрования аппаратных или программных будет использовано, тем скорость обработки информации доверенными агентами будет ниже, что приведёт к устареванию и неактуальности информации.
Поскольку использование системы группового роевого управления требует постоянного обмена информацией между соседями по телекоммуникационной сети, то основная угроза информационной безопасности,
проявляется в уязвимости сетевой инфраструктуры. Для этого необходимо защитить информацию, передаваемую между участниками информационного обмена.
Сравнение протоколов, регламентированных стандартами IEEE. Для роевой системы управления взаимодействия необходима
Сравнение стандарт
самоорганизующаяся сеть с ячеистой топологией (Mesh-сети): Wi-Fi (802.11b) [12, 13], Bluetooth v. 3.0 (802.15.1) [14, 15], ZigBee (802.15.4) [16]. Сравнение характеристик указанных стандартов (табл. 2).
Таблица 2
беспроводной связи
Технология Wi-Fi Bluetooth v. 3.0 ZigBee
Стандарт 802.11b 802.15.1 802.15.4
Пропускная способность 11 Мбит/с 1 Мбит/с 250 Кбит/с
Радиус действия 100 м 10 метров класса 3; 100 метров класс 1. 10 - 100 м
Частоты 2,4 ГГц 2,4 ГГц 868 МГц; 915 МГц; 2,4 ГГц
Преимущества Высокая скорость передачи, гибкая сеть Цена, малое потребление электроэнергии, передача голосовых сообщений Цена, малое потребление электроэнергии, менее загруженные диапазоны частот, масштабы сети
По совокупности характеристик наиболее целесообразным является использование технологии ZigBee для управления мультиробототехническими комплексами.
Главным плюсом является низкое энергопотребление, что важно для малоразмерных роботов, у которых небольшой бортовой запас энергоресурсов.
Описание технологии ZigBee. Стандарты беспроводной передачи информации Wi-Fi, Bluetooth широко известны и используемы. Технология ZigBee создана в 2003 году, является технологией беспроводной передачи данных, позволяющей передавать маленькие объёмы информации на небольшие расстояния с малыми затратами электроэнергии. Примерами, где используется технология ZigBee, служат сенсорные беспроводные сети, умные дома, оборудование для
медицины, техника для быта и т. п. Данная технология является весьма перспективной, на которой возможна реализация полноценной математической модели - распределённой искусственной нейронной сети (ИНС).
Обеспечение информационной безопасности в каналах управления группой роботов.
Подход к защите каналов обмена информацией стандартом IEEE 802.15.4. ZigBee.
Для защищённого информационного обмена между агентами будет использоваться стандарт IEEE 802.15.4. ZigBee (IEEE 802.15.4) -спецификация сетевых протоколов верхнего уровня — уровня приложений Application Support sub-layer (APS) и сетевого уровня NWK таблица 3.
Уровни модели OSI сети ZigBee
Таблица 3
Типы данных OSI TCP/IP ZigBee/IEEE 802.15.4
Данные Прикладной Доступ к сетевым службам Передача сообщений, обнаружение устройств, определение роли устройств
Представлений Представление и кодирование данных
Сеансовый Управление сеансом связи
Сегменты Транспортный Прямая связь между конечными пунктами и надёжность
Пакеты Сетевой Определение маршрутов и их адресации Безопасность, маршрутизация (^^К ZigBee)
Кадры Канальный Физическая адресация CSMA/CA, передача маячков, синхронизация
Биты Физический Работа со средой передачи и двоичными данными Радиоканал 2,4 ГГц
Уровень NWK использует методы, обеспечивающие:
- Регистрацию в сети нового устройства и исключение его из сети;
- Обеспечение безопасности при передаче фреймов;
- Указание маршрута фрейма к месту назначения;
- Прокладку маршрутов между устройствами в сети;
- Обнаружение в сети ближайших соседей;
- Запоминание необходимой информации о соседних узлах.
Отличительной чертой сетей ZigBee является гарантированная, устойчивая к помехам многолучевому затуханию, различным сбоям и отказам передача данных. Так как модель не предусматривает межсетевого экрана (МСЭ) обмен данными производится только между доверяемыми сторонами. Этот подход пронизывает всю иерархию обмена данными.
Данный стандарт разделяет устройства на три типа.
- Координатор ZigBee ^С) - формирует структуру дерева сети, может создать связь с другими рядом лежащими сетями. Существование сети без координатора невозможно. Координатор хранит в своей памяти ключи безопасности, информацию по устройствам, находящимся в сети, также он инициализирует сеть. Координатор может работать в режимах: источник, приемник, ретранслятор сообщений.
I Зееэдз
- Маршрутизатор ZigBee (ZR) - выполняет роль связующего устройства (промежуточного) для передачи информации от других узлов. Создаёт путь, по которому будет доставлено сообщение адресату. Также маршрутизатор может оптимизировать маршрут для доступа к определённому участку сети, сохранять координаты узлов и точек сети для ускорения будущего обращения к ним. Маршрутизатор работает в режимах: источник, приёмник, ретранслятор. Может осуществлять обслуживание единовременно до 32 устройств (ZR, ZED).
- Конечное устройство ZigBee (ZED) -взаимодействует с координатором или маршрутизатором, обмениваясь информацией. Управление другими устройствами невозможно. Основное время работы устройство находится в режиме сна, экономя заряд батареи. Требования к памяти минимальные, именно благодаря этому цена на производство устройства резко сокращается. Сетью не управляет, ретрансляция сообщений невозможна. Выполняемая роль: источник или приёмник сообщений.
Одним из основных преимуществ стандарта ZigBee является поддерживание сложных топологий, варианты топологий представлены на рис. 3. Основной недостаток - малая дистанция работы между двух точек, которая может компенсироваться масштабированием зоны покрытия (до 65 тысяч устройств может входить в сеть).
КашдыН с каждым (irresil
Коофлтютор i "Маршрутизатор
ЬГппст пос- устр йиствй
Рис. 3. Топологии сетей ZigBee
Алгоритмы, на которых реализован стандарт ZigBee, NeuRFon и AODV [14] (беспроводная децентрализованная сеть с возможностью самоорганизации -ad-hoc сетей (MANET), также служит и для других беспроводных сетей). Каждый из алгоритмов создан для создания ad-hoc сетей (сеть, образованная любым случайным абонентом, сеть
является децентрализованной, беспроводной динамической, самоорганизующейся сетью) или узлов.
Отметим основные плюсы и минусы ZigBee.
Плюсы:
- наличие криптографической защиты передаваемых данных;
- гибкость политики безопасности;
- поддержка сложных топологий;
- наименьшая затрата энергоресурсов (срок работы от батарейки типа ааа или аа от трёх до десяти лет);
- гарантированная доставка пакетов при выводе из строя участка цепи, возможность самовосстанавливаться;
- самоорганизация, простота развёртывания;
- возможность масштабировать сеть, добавляя новых участников сети;
- дешевизна устройства.
Минусы:
- отсутствие определённой программно-аппаратной платформы для разработки по, низкий уровень стандартизации;
- слабая скорость передачи информации. Основу трафика составляет передача пакетов 220 кбит/с, полезная нагрузка 30 кбит/с.
Архитектура безопасности
- Подуровень MAC (канальный уровень) -устанавливает связь с соседями. В основном использует уровень безопасности, установленный верхними уровнями.
- Сетевой уровень - отвечает за маршрутизацию данных, также совершает обработку полученных сообщений и направляет пакеты дальше. Исходящие данные используют ключ для соответствующего канала связи, исходя из маршрутизации. При отсутствии такового будет задействован сетевой ключ.
- Уровень приложений (прикладной, представлений , сеансовый) - настраивает ключи, отвечает за транспортировку пакетов так и приложениям (уровни выше). Распределяет сообщения о свойствах и изменениях внутри сети (от объектов или ЦУБ), обновляет сетевые ключи от ЦУБ, относящееся ко всем устройствам, находящимся в сети.
Согласно спецификации технология ZigBee основана на 128-битном AES алгоритме.
Типы ключей в ЦУБ
- Главный ключ - (не применяется в шифровании), код разделяется на две части устройствами, используется для генерации ключа канала связи - ключ ЦУБ.
- Сетевые ключи - обеспечение безопасности сетевого уровня. Ключ находится в наличии у каждого агента в сети. Ключи должны передаваться в зашифрованном виде, хотя имеется возможность нешифрованной передачи.
- Ключи каналов связи - позволяют осуществлять безопасную передачу данных в одностороннем порядке между двумя устройствами, работают на уровне приложений.
Режимы безопасности
- Стандартная безопасность:
Все ключи могут храниться помимо ЦУБ ещё в каждом устройстве, находящемся в сети. ЦУБ управляет политикой приёма в сеть, а также главный ключ. Данный режим является менее требовательным к ресурсам.
- Повышенная безопасность:
ЦУБ хранит информацию обо всех объектах, входящих в его сеть, а также обо всех ключах. Увеличение потребления ресурсов ЦУБ растёт пропорционально увеличению числу устройств, входящих в сеть.
Уязвимости ZigBee
- Подключение по МАС ассоциации
Согласно стандарту 802.11 для аутентификации абонента по МАС-адресу требуется отправка абонентом и АР (точка доступа) МАС-адреса в незашифрованном виде. Злоумышленник может подменить свой МАС-адрес на «белый». Для определения «белого» МАС-адреса нужно проанализировать трафик.
- Использование «По умолчанию» ключей
Большинство производителей для повышения совместимости, дешевизны, простоты использования применяют дефолтные link keys (стандартные ключи ссылки), ставя при этом под угрозу всю сеть.
- Уровень стандартизации ZigBee
ZigBee имеет низкий уровень стандартизации. Передача зашифрованных ключей безопасности и безопасная инициализация сильно уязвимы. Используя простой «sniffing» (прослушивание трафика), злоумышленник может перехватить обмен ключами и подключиться к сети, воспользовавшись стандартным ключом. Стандарт уязвим для атаки «человек посередине» (с английского man-in-the-middle), что позволяет атакующему, подключившемуся к сети, видеть все подключённые устройства, активный сеансовый ключ и любые коммутации в сети. Анализ протоколов, на которых работает стандарт ZigBee, говорит о том, что только при первичном соединении двух узлов происходит смена ключа, более она не происходит. У атакующего появляется возможность перехватывать и повторно использовать ключ. Также атакующий может записать последовательность команд, которые передаются, и впоследствии ими воспользоваться.
Эксперимент. Для исследования особенностей организации информационного обмена в группах малоразмерных роботов с использованием технологии ZigBee был создан лабораторный стенд на базе Arduino UNO R3 (рис. 3), характеристики представлены в (таблица 4).
В качестве модуля передатчика задействован модуль RFbee (рис. 5), характеристики (табл. 5).
Рис. 4. Arduino UNO R3
*т7г
V1.2 12 /»««
•ее ьч
PC?
Рис. 5. Характеристики RFbee V1.2 Характеристики Arduino UNO R3
Таблица 4
Характеристики
Микроконтроллер ATmega328
Рабочее напряжение 5В
Напряжение питания (рекомендуемое) 7-12В
Напряжение питания (предельное) 6-20В
Цифровые входы/выходы 14 (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов)
Аналоговые входы 6
Максимальный ток одного вывода 40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V 50 мА
Flash-память 32 КБ (ATmega328), из которых 0.5 КБ используются загрузчиком
SRAM 2 КБ (ATmega328)
EEPROM 1 КБ (ATmega328)
Тактовая частота 16 МГц
Цена 2 270 руб.
Таблица 5
Характеристики RFbee V1.2
Характеристики
Чувствительность приемника 95 дБм
Скорость передачи данных RF 4 800 бит/с; 76.800 бит/с
Рабочая частота 868 МГц и 915 МГц
Тип связи Точка-точка или точка-многоточка
Микропроцессор ATmega168
Беспроводной протокол Zigbee2007
Протокол связи UART (TTL)
Размер модуля 24.38x32.94x15 мм
Цена 1610 руб.
Структурная схема и принцип работы устройства с дополнительным шифрованием.
Лабораторный стенд состоит из RFbee V1.2 и Arduino UNO R3, рис. 6. Модуль RFbee V1.2 включает радиочастотный модем (трансивер), работающий по стандарту 802.15.4, который будет выполнять роль передатчика и приёмника. Обмен данными будет осуществляться по шине SPI
(Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) - синхронный, последовательный протокол передачи информации, работающий в полнодуплексном режиме. Используется при условии обеспечения простой и недорогой высокоскоростной связи микроконтроллеров и периферийных устройств). Обработкой данных занимается Arduino UNO R3.
Рис. 6. Структурная схема двух устройств, построенных по технологии Zigbee
Для поддержания многоцелевого режима требуется постоянная готовность оборудования обрабатывать полученные запросы, а также передавать их в постоянном режиме. Для проверки целостности в зашифрованное сообщение добавлена Hash-sum. Если сообщение было передано не полностью или оно было скомпрометировано, то сообщение отбрасывается и не рассматривается вовсе. Принцип работы представлен в виде блок схемы на рис. 7.
Длина сообщения составляет 64 бита, 56 бит сообщение, 16 бит hash. В сообщении содержится семь подверженных шифрованию элементов (роль, индекс, количество соседей, координаты (x, y, z)). Каждый элемент содержит (27) бит (диапазон от минус 126 до 126). Числа 127 и минус 127 намеренно не включены, чтобы иметь возможность сообщить о какой-либо ошибке на одном из элементов, не сбрасывая пакет, что позволит локализовать проблемный элемент (исполняющее устройство).
Рис. 7. Принцип работы защищенной работы устройства
Имеется возможность расширения диапазона элемента до (232-2) (диапазон от минус 2147483647 до 2147483647) при использовании 64 битного ключа, 8 бит из которых проверочные. Также можно увеличить и до 264, но это может негативно сказаться на скорости обработки.
Бортовое вычислительное устройство с модулем связи малоразмерного робототехниче-ского устройства, собранные на базе Arduino UNO R3 и RFbee V1.2, представлены на рис. 8. Стенд из двух малоразмерных робототехниче-ских устройств с модулем связи в момент обмена информацией, представлен на рис. 9.
Рис. 8. Бортовое вычислительное устройство с модулем связи малоразмерного робототехнического устройства
Рис. 9. Стенд из двух малоразмерных робототехнических устройств с модулем связи в процессе информационного обмена
Шифрование и дешифрование. Согласно стандарту ZigBee (IEEE 802.15.4) обеспечивает двустороннюю полудуплексную передачу данных, используя алгоритм шифрования AES 128bit.
AES - симметричный, блочный алгоритм шифрования, является стандартом в США с 2002 года. В AES блок соответствует 128 битам, ключ может быть 128/192/256 бит.
Алгоритм AES отвечает всем требованиям безопасности, но как говорилось выше сам стандарт является уязвимым для «sniffing» или атаки «Man in the middle» (человек посередине), что даёт возможность атакующему подключиться к сети, узнать сеансовый ключ, подключённые устройства и любые действия, совершаемые в сети.
Шифрование AES происходит непосредственно на модуле RfBee. Чтобы обеспечить большую защищённость передаваемых данных и усложнить жизнь злоумышленнику, создадим программное шифрование на Arduino UNO R3. Скорость обработки и приёма изменится незначительно, так как оба шифрования будут проходить на разных процессорах параллельно, не создавая проблем друг другу.
Для шифрования данных, передаваемых с процессора Arduino UNO R3, было решено использовать DES образный алгоритм.
DES (Data Encryption Standard) [21] - алгоритм шифрования, в 1977 был принят в США как стандарт. Алгоритм реализован на схеме Фей-стеля, имеет шестнадцать раундов шифрования,
Известные
размер блока 64 бита, ключ, длина которого составляет 56 бит (плюс 8 бит проверочных). При шифровании используются нелинейные S-блоки (блоки замены) и линейные E (расширение), P (перестановка).
Криптостойкость алгоритма DES.
Алгоритм DES [22] использует нелинейность только в S-блоках. Угроза возникает, если используются слабые S-блоки. Для стойкости необходимо соблюдать определённые условия:
- каждая строка каждого блока должна быть перестановкой множества {0, 1, 2, ..., 15};
- S-блоки не должны являться линейной или афинной функцией своих аргументов;
- изменение одного бита на входе S-блока должно приводить к изменению, по крайней мере, двух битов на выходе;
- для каждого S-блока и любого аргумента X значение S(X) и должны различаться, по крайней мере, двумя битами.
Количество ключей является ограниченным до 256. Данный факт позволяет простым «bruteforce» (метод «грубой силы») подобрать ключ. Electronic Frontier Foundation (USA) в 1998 году удалось взломать алгоритм за три дня при использовании специального компьютера DESCracker [23].
Одна из уязвимостей, которая позволит взломать алгоритм DES без использования DESCracker, это использование слабых ключей, на данный момент известно четыре слабых ключа. Это происходит потому, что в каждом из ниже приведённых ключей имеется 232 неподвижные точки.
- 0101-0101-0101-0101;
- FEFE-FEFE-FEFE-FEFE;
- 1F1F-1F1F-0E0E-0E0E;
- E0E0-E0E0-F1F1-F1F1.
Известные методы атаки представлены в таблице 5.
Метод полного перебора требует одну «известную» пару шифрованного и расшифрованного текста, незначительный объём памяти. Его выполнение требует около 255 шагов.
Таблица 5
1ки на DES
Методы атаки Известные открытые текста Выбранные открытые текста Объём памяти Количество операций
Полный поиск 1 Незначительный 255
Линейный Криптоанализ 243 (85 %) Для текста 243
Линейный Криптоанализ 210 (10 %) Для текста 250
Дифференциальный Криптоанализ 247 Для текста 247
Дифференциальный Криптоанализ 255 Для текста 255
Дифференциальный криптоанализ - первую такую атаку на DES заявили Бихам и Шамир. Эта атака требует шифрования 247 открытых текстов, выбранных нападающим, и для её выполнения нужны примерно 247 шагов. Теоретически являясь точкой разрыва, эта атака непрактична из-за чрезмерных требований к подбору данных и сложности организации атаки по выбранному открытому тексту. Сами авторы этой атаки Бихам и Шамир заявили, что считают DES защищённым для такой атаки.
Линейный криптоанализ разработан Матсуи. Этот метод позволяет восстановить ключ DES с помощью анализа 243 известных открытых текстов, при этом требуется примерно 243 шагов для выполнения. Первый экспериментальный криптоанализ DES, основанный на открытии Матсуи, был успешно выполнен в течение 50 дней на автоматизированных рабочих местах 12 HP 9735.
Рис. 10 Общий
Результат преобразования из десятичной системы счисления в двоичную представлен на рис. 11, первый бит преобразованного числа указывает на знак числа (1 - положительное , 0 - отрицательное).
Следующими действиями идёт перестановка 16 бит, три раунда шифрования согласно таблицам истинности и последняя перестановка 16 бит (перестановка - таблицы 6,7, перестановка с расширением в F-функции - таблица 8, перестановка в F-функции - таблица 9, ключи - таблица 10, блок замены - таблицы 11-13).
Реализация линейного и дифференциального криптоанализа требует достаточно большого объёма памяти для сохранения выбранных (известных) открытых текстов до начала атаки.
Для наглядности процесса и оценки возможностей дальнейшего развития программного шифрования алгоритмом DES был выбран Simple-DES.
Simple-DES - является учебным алгоритмом шифрования, построен он по схеме Фейстеля, обладает ключом 12 бит. В нём сокращено количество раундов до трёх, отсутствуют первая и последняя перестановки [24], поскольку фактически криптографическую стойкость они не увеличивают, но для большей приближённости к оригинальному алгоритму DES перестановки были добавлены. Общий вид учебного алгоритма приведён на рис. 10.
ФуНКЦИПF
вид Simple-DES
17 23 42 069 -> — ------—--------Default data---------------
17 23 42 069 -> mylndex; 5;
17 23 42 069 -> rôle: 31;
17 23 42 юг -> quantityNeighbordsB: -50;
17 23 42 149 -> х: -12;
17 23 42 149 -> v: 13;
17 23 42 149 -> z: 126;
17 17 17 23 23 23 42 42 42 149 196 243
-> mylndex; 10000101;
17 23 42 243 -> rôle: 10011111,-
17 23 42 243 -> quant ityNeioIibordsB: 00110010;
17 23 42 290 -> x: 00001100;
17 23 42 336 -> y: 10001101;
17 23 42 336 -> z: 11111110;
Рис. 11. Преобразование
Таблица 6
Перестановка
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Перестановка 14 3 2 5 7 4 6 1 9 8 13 11 12 15 0 10
Таблица 7
Перестановка 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Перестановка 14 7 2 1 5 3 6 4 9 8 15 11 12 10 0 13
Таблица 8
Перестановка с расширением в F-функции
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Перестановка 2 3 0 1 5 7 4 6 2 7 1 3
Таблица 9
Перестановка в F-функции
1 2 3 4 5 6 7 8
Перестановка 2 4 3 1 6 5 7 0
Таблица 10
Ключи
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Раунд 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1
Раунд 2 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0
Раунд 3 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1
Таблица 11
Блок замены S1
а1 а2,а3,а4
000 001 010 011 100 101 110 111
0 4 6 1 3 5 7 2 0
1 5 7 2 0 4 6 1 3
Таблица 12
Блок замены S2
а1 а2,а3,а4
000 001 010 011 100 101 110 111
0 3 5 7 0 2 4 6 1
1 2 4 6 1 3 5 7 0
Таблица 13
Блок замены S3
а1,а4 а2,а3
00 01 10 11
00 1 3 2 0
01 3 2 1 0
10 3 1 0 2
11 1 0 3 2
Для проверки целостности сообщения до- сообщения, полученный результат ХОЯ с тре-бавляется Hash-сумма (16 бит) всего сообщения. тьей частью. Получившееся сообщение после Для этого считаем ХОЯ первой и второй частей трёх раундов шифрования приведено на рис. 12.
1 i :23 42 336 -Encryption----------------
17 :2Ъ а 333 -> myliideKZ + jooleB
п :22 42 430 -> 13000101 10311111 a*iore
17 :2 3 42 430 -> ÎOOIIOOO 01111110 Pc rmu La L ioji -1
:7 :2Л 4 7 АН i п ■ i оо > о 1011101 1 КппгурГ.п ЛТ1
17 :25 42 477 -> 1-3100110 01111110 Permutâtion-2
17 :25 42 524 -> quan^ityNeighbordsB +■ хз
П :23 42 570 -> 13000101 10311111 Before
17 :2 3 42 617 > 01100010 00101coo Гс rjau L о L ioii 1
! 7 :?.Л 4 7 ÎÎ17 0100001 i 01001 CO 1 KTinrYPtii nn
17 23 42 654 -> 01010010 ÎOIOICOO Permutâtion-2
17 25 42 711 -> уз + z3
П 25 42 711 -> 13000101 10311111 Before
17 :23 42 711 > 10U11100 11111С11 rcraiuLo Lxojl 1
17 :23 4 7 73Е» -> 1110003G 0111CCOI Kncryptinn
17 :23 42 604 -> 03110000 1011C110 Permutâtion-2
17 ;25 42 851 -> 11000133011000СО Hash
17 :25:42 051 -> 131001130111111001010013101013000011сс001а11011311033100011с0000 Xessags
Рис. 12 Зашифрованное сообщение
Чтобы предотвратить лишнюю нагрузку на процессор Ardшno агента, который будет заниматься дешифровкой, проверим Hash-сумму, если всё выполнено верно, то запускается процесс дешифровки, представленный на рис. 13.
17 17 23 42 4Л 945 GÇJ Jtenl L^cr'j-p-ion--
17 23 42 -> 101031L0.01111110 Defore
17 Л Я 43 03Ê -> 10110010.131'1011 Pftmnnrjj-.i oTi- l
17 23 43 085 > 10011000.01111110 Dfji.ryp.ioji
17 23 43 005 -> 10003131.13011111 Permuta"ion- 2
17 23 43 НЕ -> mylndexDZ: 10CUC1CI1
17 23:«,116 -> roleDE: 10311111
17 23 43 1£5 ->
17 зя 1 ftS Хлпй
17 23 43 165 > 01010010.10101000 Бс fare
17 23 43 212 -> 01003011,01031001 1
17 23 43 212 > 01100010.00101000 DfJL'ryp.ioJl
17 23 43 259 -> 00113010.03031100 Регтитат-ion- 2
17 23 43 2С0 -> Heig'Abordsi/ii; 00110010
17 23:43,3b2 -> xDE: 000J11OJ
17 23 43 352 ->
17 я я 35Я -> хлпЯ
17 23 43 352 > 00110000.10110110 Bcforc
17 23 43 "52 -> 11103030.01110001 1
17 ?.i 43 39«? -> loom oo. шпон ПйГ.Гу|ГГ.10П
17 23 43 446 -> 10001131.11111110 Permvrarian- 2
17 23 43 4 S3 -> yDK: 100011Û1
17 23: 43 4 93 -> ■¿VS: 11111110
Так как всё было сделано правильно, мы получили верный результат, рис. 14.
17:23:43.506 -> mylndexGet: 5;
17:23:43.586 -> roleGet: 31;
17:23:43.566 -> quantityNeighbordsGet: -50;
17:23:43.633 -> xGet: -12;
17:23:43.6BQ -> yGet: 13;
17:23:43,680 -> zGet: 126;
17:23:43.600 -> All data valible
Рис. 14. Результат дешифровки переданного сообщения
Затраты по времени на преобразования сообщения в двоичный код и шифрование его алгоритмом Simple-DES занимает не более 100 мс, рис. 15.
Рис. 13 Дешифровка сообщения
19:11:28.635 -> 0100011010100010100000010111001001100011001101101010010011100110 19:11:28.602 -> 0100011010100010100000010111001001100011051101101010010011100110 19:11:23.77 6 -> 0100011010100010100000010111001001100 011001101101010010011100110 19:11:28.823 -> 0100011010100010100000010111001001100011001101101010010011100110 19:11:28.916 0100011010100010100000010111001001100011001101101010010011100110
Рис. 15. Скорость создания сообщения и его отправка
Скорость обработки полученного сообщения составляет 221 мс, рис. 16.
1У li 0 4 34 Ъ >
13 1*3 01 34 £ ->
1 3 11 01 393 —>
13 11 01 473 —>
13 11 01 520 —>
13 11 01 520
13 11 01 520 ->
V3 Ti 56/ >
13 11 01 567 ->
1 3 11 01 Г> (il — >
13 11 01 605 — >
126;
yUct: 50; z3et: 5С ; All flflt.A valiblF
Рис. 16 Скорость обработки сообщения
Как было сказано Simple-DES не является криптографически стойким, если сравнивать с его старшим братом DES. Но благодаря ему мы смогли наглядно просмотреть все этапы, совершаемые на каждом из блоков. Для повышения
уровня защиты предлагается использовать следующие поколения разновидности DES, такие как double DES (2DES), triple DES (3DES), DESX, G-DES.
Выводы. Рассмотрев разные способы управления мультиробототехническими комплексами,
одной из наиболее перспективных веток развития является децентрализованная роевая система. Для её развития выгодно применять стандарт ZigBee (IEEE 802.15.4), отличающийся сравнительно дешёвым оборудованием с малым потреблением электроэнергии, менее загруженными диапазонами используемых частот, а также простотой масштабирования сети.
Обладая всеми изложенными плюсами, стандарт является слабо стандартизированным, создавая в сети «Back-door», что негативно сказывается на популяризации данного протокола. Для создания устойчивой, безопасной сети на стандарте 802.15.4 следует отключить МАС-ас-социацию, стандартизировать стек протоколов ZigBee, запретить использовать ключи «По умолчанию», использовать постоянно обновляющиеся ключи при подключении, своевременно обновлять прошивки компонентов (узлов) находящихся в сети, а также применять программное или аппаратное шифрование.
Использование программного или аппаратного шифрования не отразится сильно на скорости обработки, но ощутимо повысит уровень защищённости сети. Даже если злоумышленник сможет реализовать атаку «sniffing» (проскани-ровать/прослушать) трафик и перехватить сеансовые ключи или пакеты, то он не сможет увидеть передаваемую информацию по каналам связи. А по прошествии времени, требуемого для расшифровки сообщения, теряется его актуальность. Проведённый эксперимент подтверждает выше изложенные тезисы.
Источник финансирования. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ проект №17-29-07054.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Иванов Д. Я. Применение больших групп роботов, как одно из перспективных направлений развития робототехники/Application of large robots groups of as one of the promising directions of robotics development /Робототехника. Взгляд в будущее //Труды международного научнотехни-ческого семинара. Санкт-Петербург: Изд-во «Политехника-сервис. 2010. С. 72-74.
2. Иванов Д.Я. Перспективы применения больших групп роботов в экстремальной робототехнике // Материалы Пятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» и второй молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в технических системах». Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. P. 215-220.
3. Иванов Д. Формирование строя группой беспилотных летательных аппаратов при решении задач мониторинга // Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. (4). C. 219-224.
4. Кремлев А.С., Колюбин С.А., Вражевский С.А. Автономная мультиагентная система для решения задач мониторинга местности // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2013. №4 (56). C. 61-65.
5.ЛопотаА.В., Николаев А.Б. Современные тенденции развития робототехнических комплексов. Наземные робототехнические комплексы военного и специального назначения. СПб.: РТК, 2013.30 c.
6. Будаев Д.С. [и др.]. Разработка прототипа согласованного управления группой беспилотных аппаратов с применением мультиагентных технологий // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. (10). C. 18-28.
7. Каляев И.А., Капустян С.Г., Гайдук А.Р. Самоорганизующиеся распределенные системы управления группами интеллектуальных роботов, построенные на основе сетевой модели // Управление большими системами: сборник трудов. 2010. № 30-1. C. 605-639.
8. Bogue R. Robots in the nuclear industry: a review of technologies and applications // Industrial Robot: An International Journal. 2011. № 2 (38). P. 113-118.
9. Ермолов И.Л., Подураев Ю.В., Собольни-ков С.А. Система планирования действий в группе мобильных роботов при создании подвижной коммуникационной сети // Труды международной научно- технической конференции «Экстремальная робототехника». 2012.
10. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Методы и модели коллективного управления в группах роботов. М.: Физматлит. 2009. 280 c.
11. Верба В С., Поливанов С.С. Организация информационного обмена в сетецентрических боевых операциях // Радиотехника. 2009. № 8. С. 57-62.
12. O'hara B., Petrick A. IEEE 802.11 handbook: a designer's companion. IEEE Standards Association, 2005.
13. Ott J., Kutscher D. Drive-thru Internet: IEEE 802.11 b for" automobile" users // INFOCOM 2004. Twenty-third AnnualJoint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. IEEE, 2004. Т. 1.
14. Lee J.S., Su Y.W., Shen C.C. A comparative study of wireless protocols: Bluetooth, UWB, ZigBee, and Wi-Fi // Industrial Electronics Society, 2007. IECON 2007. 33rd Annual Conference of the IEEE. - IEEE, 2007. С. 46-51.
15. IEEE 802.15 // Wikipedia URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15 (дата обращения: 05.05.2018 10:00).
16. ZigBee [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ZigBee, свободный. - Загл. с экрана.
17. Заборовский В.С., Мулюха В.А., Подгур-ский Ю.Е. Сети ЭВМ и Телекоммуникации. Моделирование и анализ компьютерных сетей: Телематический подход: Учебное пособие. Санкт-Петербург, издательсво СПбГПУ./ Зав. каф. РВКС, проф., д.т.н. Ю.Г. Карпов. Зам. директора по научной работе СПИИРАН, заслуженный деятель науки, проф., д.т.н. А.В. Смирнов.
18. Москвин П.В. Азбука Tcl. Изд-во Горячая Линия Телеком, 2003. 215 с.
19. Петровский А.И. Командный язык программирования Tcl(Tool Command Language). М. Майор,2001.
20. Кулябов Д.С., Королькова А.В. Архитектура и принципы построения современных сетей
и систем телекоммуникаций телекоммуникаций: Учеб. пособие. М.: РУДН, 2008. 281 с.
21. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии 2-е изд. Москва: Гелиос АРВ, 2002. 480 с.
22. Menezes A.J., van Oorschot P.C., S.A. Vanstone.Handbook of Applied Cryptography. CRC Press, 1996. 795с.
23. DES [Электронный ресурс] / Wikipedia. Электрон. текстовые дан. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/DES#Криптостой-кость_алгоритма_DES, свободный
24. Бабенко Л.К., Ищукова Е.А. Криптографические методы и средства обеспечения информационной безопасности. Таганрог: Технологический институт Южного Федерального университета, 2011. 146 с.
Информация об авторах
Петручук Евгений Владиславович, студент. E-mail: ser.vladislavovich@yandex.ru. НИИ многопроцессорных вычислительных систем им. академика А.В. Каляева Южного федерального университета. Россия, 347928, г. Таганрог, Ростовская область, ул. Чехова, 2, ГСП-284.
Иванов Донат Яковлевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИИ Многопроцессорных вычислительных систем им. академика А.В. E-mail: donat.ivanov@gmail.com. НИИ многопроцессорных вычислительных систем им. академика А.В. Каляева Южного федерального университета. Россия, 347928, г. Таганрог, Ростовская область, ул. Чехова, 2, ГСП-284.
Поступила в мае 2019 г. © Петручук Е.В., Иванов Д.Я., 2019
1Petruchuk E. V.,1 *Ivanov D. Ya.
1 Southern Federal University, Taganrog Russia, 347900, Rostov region, Taganrog, Chekhov str., 2
ORGANIZATION OF INFORMATION EXCHANGE IN DECENTRALIZED SWARM CONTROL SYSTEMS OF MULTI-ROBOTIC COMPLEXES USING ZIGBEE
Abstract. The article considers the single-minded, hierarchical, collective, flock and swarm-based methods of managing groups of robots. In extreme robotics, it is preferable to use a decentralized swarm control method, since the network is easily scalable, allowing to cover a large area. There is no need in optimization of collective movement, excluding the Central control device from the network, which makes the network independent of the control center and resistant to external sources of influence.
The implementation of this method requires a good and stable communication between the network participants, which allows making a constant exchange and processing of information in real time. The ZigBee information exchange standard (IEEE 802.15.4) is suitable for solving this scientific and technical problem. It's hardware implementation and components are more cost-effective, frequency ranges are less loaded, the standard involves low power consumption, which is another advantage for small-sized robots with a small supply of energy. In spite of this, using a wireless communication line there are risks of covert receipt of information, unauthorized access and discredit of information.
For protection, it is proposed to use the software encryption instead of the hardware, which reduces the weight and price of a small-sized robot. The algorithm of the DES family is presented. It allows to see the visual advantages of software encryption.
Keywords: multi-robotic complex, decentralized swarm management system, zigbee standard, multi-purpose mode, privacy, software encryption, cryptographic security.
REFERENCES
1. Ivanov D.Ya. Application of large robots groups of asone of the promising directions of robotics development [Primenenie bol'shih grupp ro-botov, kak odno iz perspektivnyh napravlenij razvitiya robototekhniki]. Saint-Petersburg: Publishing «Politekhnika-servis», 2010. 72-74 p. (rus)
2. Ivanov D.Ya. Prospects for the use of large groups of robots in extreme robotics [Perspektivy primeneniya bol'shih grupp robotov v ekstremal'noj robototekhnike]. Materialy Pyatoj Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Perspektivnye sistemy i zadachi upravleniya» i vtoroj molodezhnoj shkoly-seminara «Upravlenie i obrabotka informacii v tekhnicheskih sistemah». Taganrog: Publishing TTI SRI, 2010. Pp. 215-220. (rus)
3. Ivanov D.Ya. Formation of building a group of unmanned aerial vehicles for monitoring tasks [Formirovanie stroya gruppoj bespilotnyh le-tatel'nyh apparatov pri reshenii zadach monitoringa]. News SRI. Technical science. 2012. No. 4. Pp. 219-224.(rus)
4. Kremlev A.S., Kolyubin S.A. Vrazhevski S.A. Autonomous multi-agent system for solving problems of monitoring of the area [Avtonomnaya mul'tiagentnaya sistema dlya resheniya zadach monitoringa mestnosti]. News of higher educational institutions. Instrument making. 2013. No. 4 (56). Pp. 61-65. (rus)
5. Lopota A.V., Nikolaev A.B. Modern trends in the development of robotic systems. Ground robotic systems for military and special purposes [Sov-remennye tendencii razvitiya robototekhnicheskih kompleksov. Nazemnye robototekhnicheskie kom-pleksy voennogo i special'nogo naznacheniya]. Lopota A.V. and other. Saint-Petersburg : RTK, 2013. 30 p. (rus)
6. Budaev D.S. and other. Development of a prototype of coordinated control of a group of unmanned vehicles using multi-agent technologies [Razrabotka prototipa soglasovannogo upravleniya gruppoj bespilotnyh apparatov s primeneniem mul'tiagentnyh tekhnologij]. News SRI. Technical science. 2015. No. 10. Pp. 18-28. (rus)
7. Kalyaev I.A., Kapustyan S.G., Gaiduk A.R. Self-organizing distributed control systems for groups of intelligent robots based on the network model [Samoorganizuyushchiesya raspredelennye sistemy upravleniya gruppami intellektual'nyh robotov, postroennye na osnove setevoj modeli]. Large-Scale Systems Control. 2010. No. 30-1. Pp. 605-639. (rus)
8. Bogue R. Robots in the nuclear industry: a review of technologies and applications. Industrial Robot: An International Journal. 2011. Vol. 2 (38). Pp. 113-175.
9. Ermolov I.L., Poduraev Yu.V., Sobolnikov S.A. Action planning system in the group of mobile robots in the creation of a mobile communication
network [Sistema planirovaniya dejstvij v gruppe mobil'nyh robotov pri sozdanii podvizhnoj kommu-nikacionnoj seti]. Proceedings of the international scientific and technical conference "Extreme robotics». 2012. (rus)
10. Kalyaev I.A., Kapustyan S.G., Gaiduk A.R. Methods and models of collective management in robot groups [Metody i modeli kollektivnogo upravleniya v gruppah robotov]. M.: Fizmatlit. 2009. 280 p. (rus)
11. Verba V.S., Polivanov S.S. Organization of information exchange in network-centric combat operations [Organizaciya informacionnogo obmena v setecentricheskih boevyh operaciyah]. Radio engineering. 2009. No. 8. Pp. 57-62. (rus)
12. O'hara B., Petrick A. IEEE 802.11 handbook: a designer's companion. IEEE Standards Association, 2005.
13. Ott J., Kutscher D. Drive-thru Internet: IEEE 802.11 b for" automobile" users. INFOCOM 2004. Twenty-third AnnualJoint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. IEEE, 2004. T. 1.
14. Lee J.S., Su Y.W., Shen C.C. A comparative study of wireless protocols: Bluetooth, UWB, ZigBee, and Wi-Fi. IECON 2007. 33rd Annual Conference of the IEEE. IEEE, 2007. Pp. 46-51.
15. IEEE 802.15 [Electronic resource]. Wikipe-dia URL: https://ru.wikipe-dia.org/wiki/IEEE_802.15 (date of application: 05.05.2018 10:00).
16. ZigBee [Electronic resource]. Access mode: https://ru.wikipedia.org/wiki/ZigBee, (date of application: 05.05.2018 12:00).
17. Zaborovski V.S., Mulyuha V.A., Podgurski Yu.E. Computer networks and telecommunications. Modeling and analysis of computer networks: Telematics approach: Tutorial [Seti EVM i Telekom-munikacii. Modelirovanie i analiz komp'yuternyh setej: Telematicheskij podhod: Uchebnoe posobie]. St. Petersburg, publishing house SPbGPU. Head of department RVKS, proff., associate Professor of technical Sciences Karpov Yu.G.. Deputy Director for scientific work spiran, honored worker of science, Associate professor of technical Sciences. Smirnov A.V. (rus)
18. Moskvin P.V. Tcl Alphabet. Hot Line-Telecom [Azbuka Tcl., Goryachaya Liniya Telekom]. 2003. 215 p. (rus)
19. Petrovski A.I., Command programming language Tcl (Tool Command Language) [Komandnyj yazyk programmirovaniya Tcl(Tool Command Language)]. M.Mayor, 2001. (rus)
20. Kulyabov D.S. Architecture and principles of construction of modern telecommunications networks and systems: Textbook [Arhitektura iprincipy postroeniya sovremennyh setej i sistem telekommu-nikacij telekommunikacij: Ucheb. posobie]. D.S.
Kulyabov, A.V. Korolkova. M.: RUDN. 2008. 281 p. (rus)
21. Alferov A.P., Zubov A.Yu., Kuzmin A.S., Cheremushkin A.V. Fundamentals of cryptography [Osnovy kriptografii]. Moscow: Helios ARV. 2002. 480 p. (rus)
22. Menezes A.J. van Oorschot P.C., S.A. CRC.Handbook of Applied Cryptography. Vanstone. 1996. 795p.
23. DES [Electronic resource]. Wikipedia. Electronic text data. Access mode: https://ru.wikipe-dia.org/wiki/DES, (date of application: 05.05.2018 11:00).
24. Babenko L.K., Isakova E.A. Cryptographic methods and means of information security [Kripto-graficheskie metody i sredstva obespecheniya infor-macionnoj bezopasnosti]. Taganrog: Institute of Technology of the southern Federal University, 2011. 146 p. (rus)
Information about the authors
Petruchuk Evgenii V. Student. E-mail: ser.vladislavovich@yandex.ru. Southern Federal University. Russia, 347928, Taganrog, Chehova st, 2, GSP-284.
Ivanov, Donat Ya. PhD, Senior Researcher. E-mail: donat.ivanov@gmail.com. Southern Federal University. Russia, 347928, Taganrog, Chehova st, 2, GSP-284.
Received in May 2019 Для цитирования:
Петручук Е.В., Иванов Д.Я. Организация информационного обмена в децентрализованных роевых системах управления мультиробототехническими комплексами с использованием технологии ZIGBEE // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 7. С. 140-155. DOI: 10.34031/article_5d35d0b6de2bb4.43911446
For citation:
Lavrov R.V., Klikin E.G., Novikov L.B. Organization of information exchange in decentralized swarm control systems of multi-robotic complexes using ZIGBEE. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019. No. 7. Pp. 140-155. DOI: 10.34031/article_5d35d0b6de2bb4.43911446
