[논문 리뷰] Performance Evaluation of Mesh based Multicast Reactive Routing Protocol under Black Hole Attack

E. A. Mary Anita, V. Vasudevan|ArXiv.org|2009. 08. 03.

Mobile Ad Hoc Networks참고 문헌 7인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 모바일 애드혹 네트워크에서 메esh 기반의 반응형 다중방송 라우팅 프로토콜인 온디맨드 멀티캐스트 라우팅 프로토콜(ODMRP)에 대한 블랙홀 공격의 영향을 평가한다. ns-2 시뮬레이션을 통해 다양한 수의 송신자와 수신자가 있는 조건에서 패킷 전달 비율과 종단 간 지연 시간의 성능 저하를 분석하며, 심각한 취약점을 규명하고 ODMRP의 블랙홀 공격에 대한 내성을 향상시키기 위한 대응 조치를 제안한다.

ABSTRACT

A mobile ad-hoc network is an autonomous system of mobile nodes connected by wireless links in which nodes cooperate by forwarding packets for each other thereby enabling communication beyond direct wireless transmission range. The wireless and dynamic nature of ad-hoc networks makes them vulnerable to attacks especially in routing protocols. Providing security in mobile ad-hoc networks has been a major issue over the recent years. One of the prominent mesh base reactive multicast routing protocols used in ad-hoc networks is On Demand Multicast Routing protocol (ODMRP). The security of ODMRP is compromised by a primary routing attack called black hole attack. In this attack a malicious node advertises itself as having the shortest path to the node whose packets it wants to intercept. This paper discusses the impact of black hole attack on ODMRP under various scenarios. The performance is evaluated using metrics such as packet delivery ratio and end to end delay for various numbers of senders and receivers via simulation. Simulations are carried out using network simulator ns-2. The results enable us to propose solutions to counter the effect of black hole attack.

연구 동기 및 목표

• 모바일 애드혹 네트워크에서 메쉬 기반의 반응형 다중방송 라우팅 프로토콜인 ODMRP의 블랙홀 공격에 대한 취약성을 분석하기 위해.
• 패킷 전달 비율과 종단 간 지연 시간과 같은 핵심 지표를 사용하여 블랙홀 공격 하에서 ODMRP의 성능 저하를 평가하기 위해.
• 다양한 수의 송신자와 수신자가 있는 다양한 네트워크 시나리오를 시뮬레이션하여 동적 토폴로지에서의 공격 영향을 평가하기 위해.
• 악성 행동 하에서 ODMRP의 라우팅 메커니즘에서 발생하는 주요 취약점을 규명하고 효과적인 대응 조치를 제안하기 위해.

제안 방법

• 다양한 수의 송신자와 수신자가 있는 모바일 애드혹 네트워크를 모델링하기 위해 ns-2 네트워크 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다.
• 악성 노드가 가장 짧은 경로를 갖는 것처럼 잘못된 광고를 하여 라우팅 경로를 잘못 유도하는 조건에서 ODMRP 프로토콜을 구현하고 테스트하였다.
• 여러 시뮬레이션 런 동안 패킷 전달 비율과 종단 간 지연 시간을 포함한 성능 지표를 수집하고 분석하였다.
• 공격 모델은 단일 악성 노드가 다중방송 트리에서 경로 전파를 담당으로 선택된 후 패킷을 선택적으로 삭제하는 방식이었다.
• 프로토콜의 내성에 영향을 미치는 노드 수의 영향을 분리하기 위해 다양한 네트워크 구성 간 결과를 비교하였다.
• 공격 하에서 관측된 성능 저하 패턴과 라우팅 행동에 기반하여 대응 조치 전략을 제안하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 수의 송신자와 수신자가 있는 조건에서 블랙홀 공격이 ODMRP의 패킷 전달 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 ODMRP 기반의 다중방송 통신에서 블랙홀 공격이 종단 간 지연 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 멀티캐스트 소스와 수신자의 수가 블랙홀 공격로 인한 성능 저하의 심각도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 ODMRP의 반응형 라우팅 메커니즘에서 블랙홀 공격에 취약하게 만들기 위한 특정한 취약점은 무엇인가?
• RQ5 ODMRP에 대한 블랙홀 공격의 영향을 완화하기 위해 설계할 수 있는 효과적인 대응 조치는 무엇인가?

주요 결과

• ODMRP에서 블랙홀 공격 시 패킷 전달 비율이 뚜렷이 감소하였으며, 송신자와 수신자의 수가 증가할수록 더욱 심각하게 나타났다.
• 악성 노드에 의한 패킷 손실과 경로 오도로 인해 종단 간 지연 시간이 상당히 증가하였다.
• 성능 저하는 고밀도 네트워크 토폴로지와 높은 다중방송 트래픽 조건에서 가장 심각하게 나타났다.
• 시뮬레이션 결과는 ODMRP가 블랙홀 공격를 탐지하거나 방지할 수 있는 내재된 메커니즘이 없음을 확인하였다.
• 연구는 라우팅 요청(RREQ) 메시지 위조가 ODMRP에서 블랙홀 공격의 주요 경로임을 규명하였다.
• 저자들은 ODMRP를 이러한 공격으로부터 보호하기 위해 사전 탐지 메커니즘과 신뢰 기반 라우팅 확장 기능이 필요하다고 결론 내렸다.