[論文レビュー] Performance Evaluation of Mesh based Multicast Reactive Routing Protocol under Black Hole Attack

E. A. Mary Anita, V. Vasudevan|ArXiv.org|Aug 3, 2009

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、移動型アドホックネットワーク（MANET）におけるメッシュベースのリアクティブマルチキャストルーティングプロトコルであるオンデマンドマルチキャストルーティングプロトコル（ODMRP）に対するブラックホール攻撃の影響を評価している。ns-2シミュレーションを用いて、送信者および受信者の数を変化させた状況下で、パケット配信効率およびエンドツーエンド遅延の観点から性能劣化を分析し、深刻な脆弱性を特定するとともに、ODMRPのこうした攻撃に対するレジliエンスを高めるための対策を提案している。

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.

研究の動機と目的

• 移動型アドホックネットワークにおけるメッシュベースのリアクティブマルチキャストルーティングプロトコルODMRPのブラックホール攻撃に対する脆弱性を分析すること。
• パケット配信効率およびエンドツーエンド遅延といった主要な指標を用いて、ブラックホール攻撃下におけるODMRPの性能劣化を評価すること。
• 送信者および受信者の数を変化させたさまざまなネットワークシナリオをシミュレートし、動的トポロジーにおける攻撃の影響を評価すること。
• 悪意ある行動下におけるODMRPルーティングメカニズムの深刻な欠陥を特定し、効果的な対策を提案すること。

提案手法

• 送信者および受信者の数を変化させた移動型アドホックネットワークをモデル化するために、ns-2ネットワークシミュレータを用いたシミュレーションが実施された。
• ODMRPプロトコルは、悪意あるノードが最短経路であると誤って広告するという状況下で、制御されたブラックホール攻撃条件下で実装およびテストされた。
• 複数回のシミュレーション実行を通じて、パケット配信効率およびエンドツーエンド遅延を含む性能指標が収集され、分析された。
• 攻撃モデルは、マルチキャストツリーにおいて経路転送ノードとして選ばれた後、パケットを意図的に破棄する単一の悪意あるノードを含んでいた。
• プロトコルのレジリエンスに与えるノード数の影響を特定するために、さまざまなネットワーク構成間で結果を比較した。
• 性能劣化のパターンおよび攻撃下でのルーティング動作に基づき、対策戦略が提案された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 送信者および受信者の数を変化させた状況下で、ブラックホール攻撃の存在がODMRPにおけるパケット配信効率に与える影響は何か？
• RQ2 ブラックホール攻撃がODMRPベースのマルチキャスト通信におけるエンドツーエンド遅延に与える影響は何か？
• RQ3 マルチキャストソースおよび受信者の数が、ブラックホール攻撃による性能劣化の深刻さにどのように影響するか？
• RQ4 ODMRPのリアクティブルーティングメカニズムにどのような具体的な脆弱性があるため、ブラックホール攻撃に対して感受性を示すのか？
• RQ5 ODMRPに対するブラックホール攻撃の影響を軽減するための効果的な対策は何か？

主な発見

• 送信者および受信者の数が増加するにつれて、ODMRPにおけるパケット配信効率は著しく低下した。
• 悪意あるノードによるパケット損失およびルートの誤導が原因で、エンドツーエンド遅延が著しく増加した。
• 性能劣化は、マルチキャストトラフィックが多めの高密度ネットワークトポロジーで最も深刻であった。
• シミュレーション結果から、ODMRPにはブラックホール攻撃を検出または防止するネイティブメカニズムが欠如していることが確認された。
• 本研究では、ルートリクエスト（RREQ）メッセージのスプーフィングが、ODMRPにおけるブラックホール攻撃の主な経路であると特定された。
• 著者らは、予防的検出メカニズムおよび信頼ベースのルーティング拡張が、ODMRPをこうした攻撃から保護するために不可欠であると結論づけた。