[論文レビュー] Avoiding Black Hole and Cooperative Black Hole Attacks in Wireless Ad hoc Networks

Abderrahmane Baadache, Ali Belmehdi|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2010

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 5被引用数 64

ひとこと要約

本稿では、中間ノードのパケット転送行動を検証することで、無線アドホックネットワークにおけるブラックホールおよび協力的ブラックホール攻撃を検出・防止するセキュアなメカニズムを提案する。この解決策は、転送整合性を監視する軽量な検証プロトコルを用い、シミュレーションでパケット損失を顕著に低減し、ネットワークのレジリエンスを向上させる。

ABSTRACT

In wireless ad hoc networks, the absence of any control on packets forwarding, make these networks vulnerable by various deny of service attacks (DoS). A node, in wireless ad hoc network, counts always on intermediate nodes to send these packets to a given destination node. An intermediate node, which takes part in packets forwarding, may behave maliciously and drop packets which goes through it, instead of forwarding them to the following node. Such behavior is called black hole attack. In this paper, after having specified the black hole attack, a secure mechanism, which consists in checking the good forwarding of packets by an intermediate node, was proposed. The proposed solution avoids the black hole and the cooperative black hole attacks. Evaluation metrics were considered in simulation to show the effectiveness of the suggested solution.

研究の動機と目的

• 集中管理が欠如しているため、無線アドホックネットワークがブラックホールおよび協力的ブラックホール攻撃に対して脆弱であるという問題に対処すること。
• 中間ノードが悪意を持ってパケットを破棄するのではなく、正しくパケットを転送することを保証するメカニズムを設計すること。
• パケット配信比やエンドツーエンド遅延などのシミュレーション指標を用いて、提案された解決策の有効性を評価すること。
• インfraストラクチャに依存せずに、動的で分散型の環境におけるネットワークセキュリティと信頼性を強化すること。

提案手法

• 提案されたメカニズムは、中間ノードがパケットを正しく転送しているかどうかを、転送行動の監視によって検証する検証プロトコルを採用する。
• 各ノードは、軽量で分散型の検証プロセスを用いて、隣接ノードの転送活動を検証する。
• パケット破棄や誤ルーティングなどの異常行動が検出され、ブラックホール行動の兆候とされる。
• 複数の悪意あるノードが共謀するのを特定するための協力的ブラックホール検出メカニズムが統合されている。
• 追加のハードウェアや中央集権的管理者を必要とせず、スケーラビリティを維持している。
• シミュレーションベースの評価では、パケット配信比、エンドツーエンド遅延、スループットなどの標準指標を用いて性能を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散型の無線アドホックネットワークにおいて、ブラックホール攻撃はどのように検出可能か？
• RQ2 複数のノードが共謀してパケットを破棄する協力的ブラックホール攻撃を防ぐにはどのようなメカニズムが必要か？
• RQ3 分散型で軽量な検証プロトコルは、パケット転送整合性を維持するためにどの程度効果的か？
• RQ4 提案されたメカニズムは、配信比や遅延などのネットワークパフォーマンス指標にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 悪意あるノードの検出と隔離により、提案されたメカニズムはパケット配信比を顕著に向上させる。
• パケット損失の減少と転送障害の迅速な検出により、エンドツーエンド遅延が低減する。
• 行動監視を通じて、単一および協力的ブラックホール攻撃の両方を効果的に検出できる。
• 低オーバーヘッドを維持しているため、リソース制限のあるアドホックネットワークに適している。