[論文レビュー] An Ant Based Framework for Preventing DDoS Attack in Wireless Sensor Networks

Dimple Juneja, Neha Arora|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2010

Security in Wireless Sensor Networks参考文献 17被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、状態なしおよび状態ありのパケット署名を活用して正当なトラフィックと悪意のあるトラフィックを区別することで、無線センサーネットワーク（WSN）におけるDDoS攻撃を防止するアリベースのフレームワークを提案する。生物学的インスピレーションを受けるアリアルゴリズムを用いて、汚染されたパケットを検出し破棄する一方で、有効なデータを保持する。リソース消費を最小限に抑えつつ、ネットワークのレジリエンスを著しく向上させる。

ABSTRACT

Security and Privacy are two important parameters that need to be considered when dealing with wireless sensor networks as WSN operate in an unattended environment and carry sensitive information critical to the application. However, applying security techniques that consume minimum resources is still a challenge and this paper makes an attempt to address the same. One of the major attacks in sensor network is denial of service attack that not only diminishes the network capacity but also affects the reliability of information being transmitted. This work is an extension of our previous work which could successfully detect DDoS using ants. However, no emphasis was made towards the prevention mechanism. In this paper an ant-based framework that exploits the significance of stateless and stateful signatures and hence preserving the legtimate packets only, thereby discarding the contaminated packets has been proposed.

研究の動機と目的

• 監視不能で機密性の高い環境において、リソース消費を最小限に抑えて無線センサーネットワーク（WSN）を保護する課題に対処すること。
• アリアルゴリズムを用いたDDoS検出の先行研究を拡張し、能動的防止メカニズムを導入すること。
• 署名ベースのフィルタリングにより、正当なネットワークトラフィックを保持すると同時に悪意のあるパケットを破棄すること。
• リソース制限のあるWSN環境において、軽量で生物学的インスピレーションを受ける技術を用いてスケーラビリティと効率性を確保すること。

提案手法

• フレームワークは、人工アリを用いてネットワークを走査し、状態なしおよび状態ありの署名を用いてパケットの特徴を分析する。
• 状態なしの署名はパケットヘッダーフィールドから導出され、不審なトラフィックを高速かつ状態を保持しないでフィルタリング可能である。
• 状態ありの署名は、時間経過に伴うパケットフローのパターンを追跡し、DDoS攻撃を示す異常行動を検出する。
• アリは共同で分散型のレピュテーションモデルを構築し、動的フィルタリング意思決定を可能にする。
• 検出された悪意あるパケットが重要なノードに到達する前に破棄されるハイブリッド検出・防止モデルを採用する。
• フレームワークは、軽量でスケーラブルであり、エネルギー制限のあるセンサーネットワークへの展開に適している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リソース制限のある無線センサーネットワークにおいて、DDoS攻撃をどのように能動的に防止できるか。
• RQ2 状態なしおよび状態ありのパケット署名が、正当なトラフィックと悪意あるトラフィックをどのように区別するか。
• RQ3 アリにインspiredされたアルゴリズムは、計算リソースを最小限に抑えながら、DDoSトラフィックを効果的に検出しブロックできるか。
• RQ4 署名ベースのフィルタリングの統合が、パフォーマンスを低下させることなく、ネットワークのレジリエンスをどのように向上させるか。

主な発見

• 提案されたアリベースのフレームワークは、状態なしおよび状態ありの署名を用いたパケットフィルタリングにより、DDoS攻撃を効果的に防止した。
• システムは正当なトラフィックを保持すると同時に汚染されたパケットを破棄し、ネットワークの信頼性を維持した。
• 軽量なアリアルゴリズムの使用により、リソース消費が低く抑えられ、エネルギー制限のあるセンサーネットワークに適していた。
• 従来の検出のみのアプローチと比較して、検出および防止の能力が向上した。