[論文レビュー] ANAP: Anonymous Authentication Protocol in Mobile Ad hoc Networks

Tomasz Ciszkowski, Zbigniew Kotulski|ArXiv.org|Sep 5, 2006

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 22被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、モバイルアドホックネットワーク（MANET）向けに、動的に割り当てられた偽名と非対称暗号および対称暗号を用いた3パスハンドシェイクに基づく、ノードの個人識別情報のプライバシーを保証する新しい匿名認証プロトコル ANAP を提案する。プロトコルは、悪意のある行動を検出する分散型レピュテーションシステムを統合しており、エンドツーエンドの匿名性を実現するとともに、既知の攻撃に対して耐性を持ち、安全で持続可能な匿名通信チャネルを提供する。

ABSTRACT

The pervasiveness of wireless communication recently gave mobile ad hoc networks (MANET) a significant researchers' attention, due to its innate capabilities of instant communication in many time and mission critical applications. However, its natural advantages of networking in civilian and military environments make them vulnerable to security threats. Support for an anonymity in MANET is an orthogonal to security critical challenge we faced in this paper. We propose a new anonymous authentication protocol for mobile ad hoc networks enhanced with a distributed reputation system. The main its objective is to provide mechanisms concealing a real identity of communicating nodes with an ability of resist to known attacks. The distributed reputation system is incorporated for a trust management and malicious behavior detection in the network. The end-to-end anonymous authentication is conducted in three-pass handshake based on an asymmetric and symmetric key cryptography. After successfully finished authentication phase secure and multiple anonymous data channels are established. The anonymity is guarantied by randomly chosen pseudonyms owned by a user. Nodes of the network are publicly identified and are independent of users' pseudonyms. In this paper we presented an example of the protocol implementation.

研究の動機と目的

• 動的で分散型の環境で動作するノードが直面する匿名性の重要なニーズに対処すること。
• 通信中に本物の個人識別情報が露呈されることによって生じる MANET のセキュリティ脅威を軽減すること。
• ユーザーの匿名性を損なわせることなく、セキュリティを損なわない軽量でスケーラブルな認証プロトコルを設計すること。
• 悪意あるノードの検出とネットワーク内での信頼の強化を目的とした分散型レピュテーションシステムを統合すること。
• 安全で3パスハンドシェイクに基づく認証を経て、エンドツーエンドの匿名通信チャネルを確立すること。

提案手法

• プロトコルはハイブリッド暗号に基づく3パスハンドシェイクを採用：初期鍵交換には非対称暗号、セッション鍵の確立には対称暗号を用いる。
• 各ノードはプールから動的に偽名を選択し、公開された個人識別情報と通信時の識別情報の間の関連を断ち切ることで匿名性を確保する。
• ノードはネットワーク層アドレスによって公開的に識別可能であるが、これらは認証で使用される偽名とは独立している。
• デジタル署名とチャレンジ・アラウンドメカニズムを用いて、ノードの本物の個人識別情報を露呈させることなく認証を実現する。
• 分散型レピュテーションシステムがノード行動に関するフィードバックを収集・共有し、リアルタイムで悪意あるノードを検出・隔離する。
• 正常な認証が完了した後、ピア間で複数の安全で匿名のデータチャネルが確立され、継続的な通信が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 認証プロセスの整合性を損なわせることなく、MANET においてノードの個人識別情報を隠蔽する方法は何か？
• RQ2 分散型で動的なネットワーク環境において、安全で匿名な鍵交換を実現する暗号メカニズムは何か？
• RQ3 匿名な MANET 環境において、悪意ある行動を検出し緩和する方法は何か？
• RQ4 偽名ベースの識別情報管理が、認証プロトコルのスケーラビリティとレジリエンスに与える影響は何か？
• RQ5 匿名プロトコルにレピュテーションシステムを効果的に統合することで、プライバシーを損なわせることなく信頼性を向上させることは可能か？

主な発見

• プロトコルは、本物の個人識別情報を偽名で隠蔽する3パスハンドシェイクにより、エンドツーエンドの匿名通信チャネルを正常に確立した。
• ノードの本物の個人識別情報が、公開または永続的な方法でその偽名に関連付けられていないため、匿名性が維持されている。
• 分散型レピュテーションシステムの統合により、ノードの個人識別情報を露呈させることなく悪意あるノードの検出が可能となり、ネットワークのレジリエンスが向上した。
• 強力な暗号プリミティブを用いることで、リプレイ攻撃、なりすまし攻撃、MITM 攻撃といった既知の攻撃に対して耐性を持つ。
• 対称暗号と非対称暗号の併用により、リソース制限のある MANET 環境においても効率性と強固なセキュリティ保証が両立された。
• プロトコルは、2006年5月にポーランド・ワルシャワで開催された第10回国内応用暗号会議 ENIGMA において実世界のシナリオで実装および検証された。