[논문 리뷰] Avoiding Black Hole and Cooperative Black Hole Attacks in Wireless Ad hoc Networks

Abderrahmane Baadache, Ali Belmehdi|arXiv (Cornell University)|2010. 02. 08.

Mobile Ad Hoc Networks참고 문헌 5인용 수 64

한 줄 요약

이 논문은 중간 노드의 패킷 포워딩 행동을 검증하여 무선 애드혹 네트워크에서 블랙홀 공격 및 협동 블랙홀 공격을 탐지하고 방지하는 보안 메커니즘을 제안한다. 이 솔루션은 포워딩 무결성을 모니터링하는 경량 검증 프로토콜을 사용하여 시뮬레이션에서 패킷 손실을 크게 줄이고 네트워크의 내성 강화에 기여한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 중앙 집중식 제어가 부족하여 무선 애드혹 네트워크가 블랙홀 및 협동 블랙홀 공격에 취약한 점을 해결하기 위해.
• 중간 노드가 악의적으로 패킷을 버리지 않고 올바르게 포워딩하도록 보장하는 메커니즘을 설계하기 위해.
• 패킷 전달률 및 종단 간 지연과 같은 시뮬레이션 메트릭을 통해 제안된 솔루션의 효과성을 평가하기 위해.
• 기반 시설에 의존하지 않고도 동적이고 분산된 환경에서 네트워크 보안성과 신뢰성을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 제안된 메커니즘은 중간 노드가 패킷을 정확히 포워딩하는지 확인하기 위해 포워딩 행동을 모니터링하는 검증 프로토콜을 활용한다.
• 각 노드는 가벼운 분산 검증 과정을 통해 이웃 노드의 포워딩 활동을 검증한다.
• 패킷 손실 또는 잘못된 라우팅과 같은 비정상적 행동을 탐지하여 잠재적인 블랙홀 활동을 식별한다.
• 여러 악성 노드 간의 공모를 식별하기 위해 협동 블랙홀 탐지 메커니즘이 통합되어 있다.
• 추가 하드웨어나 중앙 집중식 권한이 필요 없어 확장성이 유지된다.
• 시뮬레이션 기반 평가에서는 패킷 전달률, 종단 간 지연, 대역폭과 같은 표준 메트릭을 사용하여 성능을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분산형 무선 애드혹 네트워크에서 블랙홀 공격는 어떻게 탐지할 수 있는가?
• RQ2 여러 노드가 협력하여 패킷을 버리는 공격을 방지하기 위한 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 분산형이고 경량인 검증 프로토콜은 패킷 포워딩 무결성을 유지하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ4 제안된 메커니즘이 전달률 및 지연과 같은 네트워크 성능 메트릭에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 악성 노드를 탐지하고 격리함으로써 제안된 메커니즘이 패킷 전달률을 크게 향상시켰다.
• 패킷 손실이 줄어들고 포워딩 실패가 신속하게 탐지됨에 따라 종단 간 지연이 감소했다.
• 행동 모니터링을 통해 단일 및 협동 블랙홀 공격를 효과적으로 탐지할 수 있었다.
• 낮은 오버헤드를 유지하여 자원 제약이 있는 애드혹 네트워크에 적합한 솔루션이었다.