Безопасность в беспроводных самоорганизующихся сетях

Безопасность в беспроводных самоорганизующихся сетях — это состояние защищённости информационной среды беспроводных самоорганизующихся сетей.

Особенности беспроводных самоорганизующихся сетей

• общая среда передачи данных
• все узлы сети изначально равноправны
• сеть является самоорганизующейся
• каждый узел выполняет роль маршрутизатора
• топология сети может свободно меняться
• в сеть могут свободно входить новые и выходить старые узлы

Источники уязвимостей в беспроводных самоорганизующихся сетях

• Уязвимость каналов к прослушиванию и подмене сообщений, в связи с общей доступностью среды передачи, как и в любых беспроводных сетях.

• Незащищённость узлов от злоумышленника, который легко может получить один в распоряжение, так как обычно они не находятся в безопасных местах, таких как сейфы.

• Отсутствие инфраструктуры делает классические системы безопасности, такие как центры сертификации и центральные серверы, неприменимыми.

• Динамически изменяющаяся топология требует использования сложных алгоритмов маршрутизации, учитывающих вероятность появления некорректной информации от скомпрометированных узлов или в результате изменения топологии.

Модель угроз

Пассивная атака на протокол маршрутизации

Состав атаки: прослушивание пакетов, посылаемых в соответствии с протоколом маршрутизации.

Преимущества атаки: практически невозможно обнаружить, сложно защититься от таких атак.

Цели: получение информации о взаимодействии между узлами с выявлением их адресов, о примерном расположении узлов, о сетевой топологии.

При пассивных атаках нарушается конфиденциальность, однако доступность и целостность остаются нетронутыми.

Чёрная дыра

Состав атаки: использование протокола маршрутизации для перенаправления пакетов, идущих от или к целевому узлу, через определённый узел.

Цель: данная атака может использоваться для проведения впоследствии других атак, таких как: выбрасывание пакетов или человек посередине.

Чёрная дыра ухудшает доступность, так как после неё начинают использоваться неоптимальные маршруты. Конфиденциальность нарушается вследствие того, что злоумышленник имеет возможность прослушивать весь целевой трафик. Также чёрная дыра позволяет злоумышленнику нарушить целостность передаваемой информации.

Переполнение таблицы маршрутизации

Состав атаки: создание маршрутов к несуществующим узлам.

Цель: переполнение таблицы маршрутизации протокола, которое бы предотвратило создание новых маршрутов.

Данная атака может использоваться в связке с другими атаками для предотвращения изменения маршрутов. Она наносит урон доступности из-за того, что маршрутные таблицы начинают хранить неактуальную информацию. Но она имеет силу только над упреждающими протоколами маршрутизации, которые пытаются узнать маршрутную информацию до того, как это необходимо, и то не над всеми.

Эгоистичность

Состав атаки: склонность узла не предоставлять услуги другим, например услугу маршрутизации.

Цель: сохранить собственные ресурсы, например заряд батареи.

Проблема эгоистичности узлов нова и особенно актуальна для самоорганизующихся сетей, так как узлы принадлежат разным административным доменам. Данная атака отрицательно влияет на доступность.

Жадность

Состав атаки: склонность узла использовать разделяемые ресурсы больше остальных, например среду передачи данных.

Цель: удовлетворить собственные потребности без учёта вытекающего из этого ущербного положения остальных узлов.

По сути, жадность и эгоистичность — две стороны одной монеты. Данная атака отрицательно влияет на доступность.

Испытание бессонницей

Состав атаки: повышение мощности работы целевого узла путём вынуждения его производить дополнительные действия.

Цель: израсходовать энергию целевого узла, запасённую в его источнике питания.

Побочным эффектом испытания бессонницей является нарушение доступности. Для осуществления этой атаки могут быть использованы другие, например чёрная дыра, для направления большого трафика на целевой узел.

Обнаружение местоположения

Состав атаки: посылка маршрутных сообщений, которые бы приводили к получению некоторой информации о топологии сети.

Цель: восстановление топологии прилегающей сети или восстановление цепочки узлов, расположенных на маршруте к целевому узлу, путём анализа полученной информации.

При наличии информации о расположении некоторых узлов, можно вычислить примерное расположение остальных. Данная атака нарушает конфиденциальность.

Спуфинг

Состав атаки: подделка идентификации.

Цель: заставить остальные узлы считать узел, проводящий атаку, не тем, кем он является на самом деле.

Успешно проведя атаку, злоумышленник получает возможность проводить какие-либо действия от чужого имени, тем самым нарушается конфиденциальность.

Постановка помех

Состав атаки: «засорение» канала передачи данных посторонними шумами.

Цель: сделать невозможным передачу данных через этот канал.

Данная атака нарушает доступность.

Модель нарушителя

«Хулиган»

Мотивации: отсутствуют.

Цели: подшутить над окружающими, получить порцию адреналина от осуществления незаконных действий.

Характер действий: действует спонтанно, склонен применять легкоосуществимые атаки, которые не требуют больших затрат времени, по большей части это DoS-атаки или атаки на общеизвестные уязвимости, обычно использует готовый софт, производящий атаку.

«Студент»

Мотивации: появление интереса и получение новой информации о протоколах, уязвимостях и т. п.

Цели: проверить свои возможности и способности.

Характер действий: старается действовать так, чтобы его действия не возымели негативных последствий для кого-либо и, по-возможности, были бы незамечены.

Квалифицированный нарушитель

Мотивации: получение личной выгоды.

Цели: получение конфиденциальной информации имеющей важное значение (например пароли, номера счетов и т. п.), осуществление каких-либо действий от чужого имени (с целью раскрытия конфиденциальной информации, осуществления провокации и т. п.).

Характер действий: все действия целенаправленны, использует уязвимости в полной мере, старается скрыть следы либо направить расследование по ложному пути.

Группа нарушителей

Мотивации и Цели: аналогичны «квалифицированному нарушителю».

Характер действий: атаки осуществляются группой с целью использовать уязвимости к наличию более одного скомпрометированного узла.

Меры защиты

Схемы аутентификации

TESLA — протокол широковещательной аутентификации сообщений маршрутизации. В этом протоколе все узлы выбирают произвольный начальный ключ K_N, генерируют по нему цепочку ключей путём повторного вычисления односторонней хэш-функции ( K_N-1 = H[K_N] ) . Теперь для аутентификации какого-либо полученного значения нужно вычислить значение этой же хэш-функции от него и проверить совпадает ли оно с предыдущим известным достоверным значением в цепочке.

Известные методы повышения безопасности

Доступность серверов через некоторое количество узлов

Доступность серверов, предоставляющих сервисы, обеспечивающие безопасность в сети, такие как центры сертификации, через некоторое количество узлов, обеспечит доступность сервиса даже в случае, когда небольшая часть этих узлов будет скомпрометирована.

Схема разделения секрета

Для обеспечения устойчивости к сбоям серверов обычно применяют такие механизмы, как реплицированные сервера и кворумные системы, но они повышают вероятность раскрытия секрета, вследствие компрометации одного из серверов. Схему разделения секрета между серверами борется с этой проблемой таким образом, что секрет может быть восстановлен, только в случае если достаточное количество долей секрета будет получено с серверов. Для этих целей можно использовать распределённую криптосистему.

Обновление долей секрета

Разделение секрета не защищает от злоумышленника, который передвигается от сервера к серверу, атакуя, компрометируя и контролируя их, так как через некоторое время он сможет собрать достаточное количество информации, чтобы восстановить секрет. Создание серверами нового, независимого набора долей и замена ими старого спасает ситуацию, так как новые доли не могут быть сопоставлены со старыми для раскрытия секрета. Для раскрытия секрета злоумышленнику нужно будет скомпрометировать достаточное количество серверов между двумя последовательными обновлениями долей.

Обновление долей может быть обобщено на тот случай, когда новые доли будут распределены между другим набором серверов и возможно даже с другой конфигурацией. Это обобщение позволяет сервису адаптироваться к случаям, когда определённые сервера скомпрометированы перманентно, или когда сервис оказывается в более недружелюбной обстановке.

Поддержание различных путей

Для поддержания достижимости следует находить и поддерживать различные пути между двумя узлами, что небольшое количество скомпрометированных узлов не смогло подорвать все пути.

Обнаружение маршрутов путём передачи сообщений

Даже защищённый протокол обнаружения маршрутов, предотвращающий попытки обмана скомпрометированными узлами, ничего не сможет поделать, если скомпрометированные узлы скооперируются во время обнаружения маршрутов, однако при передаче сообщений вычислить их по их некорректной работе будет легко.

Схема вероятностной безопасной маршрутизации

Эта схема заключается в том, что для каждого назначения узел поддерживает вероятностное распределение по всем соседям. Это распределение основано на относительной вероятности того, что данный сосед передаст и в конечном счёте доставит сообщение до адресата. На каждом хопе сообщение передаётся конкретному соседу с какой-то вероятностью, основываясь на вероятностном распределении достижимости узла. Таким образом поддерживаются различные пути. Также передача сообщений сама по себе обеспечивает отклик для корректировки вероятностного распределения. Например, подписанное подтверждение о доставке сообщения будет являться положительным откликом о достижимости по пути, по которому его отправляли. Таким образом схема является самокорректирующейся.

См. также

• Информационная безопасность
• Несанкционированный доступ
• Предотвращение утечек

Ссылки

• List of ad-hoc routing protocols (англ.)

Внешние ссылки

• [www.re.mipt.ru/infsec/2004/essay/2004_Secure_routing_in_wireless_ad_hoc_networks_SRP_ARAN_Protocols__Pryakhin.pdf Безопасность маршрутизации в беспроводных Ad Hoc сетях. Протоколы SRP, ARAN.]
• [sparrow.ece.cmu.edu/~adrian/projects/secure-routing/ariadne.pdf Ariadne: A Secure On-Demand Routing Protocol for Ad Hoc Networks] (англ.)
• [people.ece.cornell.edu/haas/wnl/Publications/epfl_security_workshop.pdf Report on a Working Session on Security in Wireless Ad Hoc Networks] (англ.)

Отрывок, характеризующий Безопасность в беспроводных самоорганизующихся сетях

– Не люблю у своих занимать, не люблю, – проворчал Денисов.
– А ежели ты у меня не возьмешь деньги по товарищески, ты меня обидишь. Право, у меня есть, – повторял Ростов.
– Да нет же.
И Денисов подошел к кровати, чтобы достать из под подушки кошелек.
– Ты куда положил, Ростов?
– Под нижнюю подушку.
– Да нету.
Денисов скинул обе подушки на пол. Кошелька не было.
– Вот чудо то!
– Постой, ты не уронил ли? – сказал Ростов, по одной поднимая подушки и вытрясая их.
Он скинул и отряхнул одеяло. Кошелька не было.
– Уж не забыл ли я? Нет, я еще подумал, что ты точно клад под голову кладешь, – сказал Ростов. – Я тут положил кошелек. Где он? – обратился он к Лаврушке.
– Я не входил. Где положили, там и должен быть.
– Да нет…
– Вы всё так, бросите куда, да и забудете. В карманах то посмотрите.
– Нет, коли бы я не подумал про клад, – сказал Ростов, – а то я помню, что положил.
Лаврушка перерыл всю постель, заглянул под нее, под стол, перерыл всю комнату и остановился посреди комнаты. Денисов молча следил за движениями Лаврушки и, когда Лаврушка удивленно развел руками, говоря, что нигде нет, он оглянулся на Ростова.
– Г'остов, ты не школьнич…
Ростов почувствовал на себе взгляд Денисова, поднял глаза и в то же мгновение опустил их. Вся кровь его, бывшая запертою где то ниже горла, хлынула ему в лицо и глаза. Он не мог перевести дыхание.
– И в комнате то никого не было, окромя поручика да вас самих. Тут где нибудь, – сказал Лаврушка.
– Ну, ты, чог'това кукла, повог`ачивайся, ищи, – вдруг закричал Денисов, побагровев и с угрожающим жестом бросаясь на лакея. – Чтоб был кошелек, а то запог'ю. Всех запог'ю!
Ростов, обходя взглядом Денисова, стал застегивать куртку, подстегнул саблю и надел фуражку.
– Я тебе говог'ю, чтоб был кошелек, – кричал Денисов, тряся за плечи денщика и толкая его об стену.
– Денисов, оставь его; я знаю кто взял, – сказал Ростов, подходя к двери и не поднимая глаз.
Денисов остановился, подумал и, видимо поняв то, на что намекал Ростов, схватил его за руку.
– Вздог'! – закричал он так, что жилы, как веревки, надулись у него на шее и лбу. – Я тебе говог'ю, ты с ума сошел, я этого не позволю. Кошелек здесь; спущу шкуг`у с этого мег`завца, и будет здесь.
– Я знаю, кто взял, – повторил Ростов дрожащим голосом и пошел к двери.
– А я тебе говог'ю, не смей этого делать, – закричал Денисов, бросаясь к юнкеру, чтоб удержать его.
Но Ростов вырвал свою руку и с такою злобой, как будто Денисов был величайший враг его, прямо и твердо устремил на него глаза.
– Ты понимаешь ли, что говоришь? – сказал он дрожащим голосом, – кроме меня никого не было в комнате. Стало быть, ежели не то, так…
Он не мог договорить и выбежал из комнаты.
– Ах, чог'т с тобой и со всеми, – были последние слова, которые слышал Ростов.
Ростов пришел на квартиру Телянина.
– Барина дома нет, в штаб уехали, – сказал ему денщик Телянина. – Или что случилось? – прибавил денщик, удивляясь на расстроенное лицо юнкера.
– Нет, ничего.
– Немного не застали, – сказал денщик.
Штаб находился в трех верстах от Зальценека. Ростов, не заходя домой, взял лошадь и поехал в штаб. В деревне, занимаемой штабом, был трактир, посещаемый офицерами. Ростов приехал в трактир; у крыльца он увидал лошадь Телянина.
Во второй комнате трактира сидел поручик за блюдом сосисок и бутылкою вина.
– А, и вы заехали, юноша, – сказал он, улыбаясь и высоко поднимая брови.
– Да, – сказал Ростов, как будто выговорить это слово стоило большого труда, и сел за соседний стол.
Оба молчали; в комнате сидели два немца и один русский офицер. Все молчали, и слышались звуки ножей о тарелки и чавканье поручика. Когда Телянин кончил завтрак, он вынул из кармана двойной кошелек, изогнутыми кверху маленькими белыми пальцами раздвинул кольца, достал золотой и, приподняв брови, отдал деньги слуге.
– Пожалуйста, поскорее, – сказал он.
Золотой был новый. Ростов встал и подошел к Телянину.
– Позвольте посмотреть мне кошелек, – сказал он тихим, чуть слышным голосом.
С бегающими глазами, но всё поднятыми бровями Телянин подал кошелек.
– Да, хорошенький кошелек… Да… да… – сказал он и вдруг побледнел. – Посмотрите, юноша, – прибавил он.
Ростов взял в руки кошелек и посмотрел и на него, и на деньги, которые были в нем, и на Телянина. Поручик оглядывался кругом, по своей привычке и, казалось, вдруг стал очень весел.
– Коли будем в Вене, всё там оставлю, а теперь и девать некуда в этих дрянных городишках, – сказал он. – Ну, давайте, юноша, я пойду.
Ростов молчал.
– А вы что ж? тоже позавтракать? Порядочно кормят, – продолжал Телянин. – Давайте же.
Он протянул руку и взялся за кошелек. Ростов выпустил его. Телянин взял кошелек и стал опускать его в карман рейтуз, и брови его небрежно поднялись, а рот слегка раскрылся, как будто он говорил: «да, да, кладу в карман свой кошелек, и это очень просто, и никому до этого дела нет».
– Ну, что, юноша? – сказал он, вздохнув и из под приподнятых бровей взглянув в глаза Ростова. Какой то свет глаз с быстротою электрической искры перебежал из глаз Телянина в глаза Ростова и обратно, обратно и обратно, всё в одно мгновение.
– Подите сюда, – проговорил Ростов, хватая Телянина за руку. Он почти притащил его к окну. – Это деньги Денисова, вы их взяли… – прошептал он ему над ухом.
– Что?… Что?… Как вы смеете? Что?… – проговорил Телянин.
Но эти слова звучали жалобным, отчаянным криком и мольбой о прощении. Как только Ростов услыхал этот звук голоса, с души его свалился огромный камень сомнения. Он почувствовал радость и в то же мгновение ему стало жалко несчастного, стоявшего перед ним человека; но надо было до конца довести начатое дело.
– Здесь люди Бог знает что могут подумать, – бормотал Телянин, схватывая фуражку и направляясь в небольшую пустую комнату, – надо объясниться…
– Я это знаю, и я это докажу, – сказал Ростов.
– Я…
Испуганное, бледное лицо Телянина начало дрожать всеми мускулами; глаза всё так же бегали, но где то внизу, не поднимаясь до лица Ростова, и послышались всхлипыванья.
– Граф!… не губите молодого человека… вот эти несчастные деньги, возьмите их… – Он бросил их на стол. – У меня отец старик, мать!…
Ростов взял деньги, избегая взгляда Телянина, и, не говоря ни слова, пошел из комнаты. Но у двери он остановился и вернулся назад. – Боже мой, – сказал он со слезами на глазах, – как вы могли это сделать?
– Граф, – сказал Телянин, приближаясь к юнкеру.
– Не трогайте меня, – проговорил Ростов, отстраняясь. – Ежели вам нужда, возьмите эти деньги. – Он швырнул ему кошелек и выбежал из трактира.


Вечером того же дня на квартире Денисова шел оживленный разговор офицеров эскадрона.
– А я говорю вам, Ростов, что вам надо извиниться перед полковым командиром, – говорил, обращаясь к пунцово красному, взволнованному Ростову, высокий штаб ротмистр, с седеющими волосами, огромными усами и крупными чертами морщинистого лица.
Штаб ротмистр Кирстен был два раза разжалован в солдаты зa дела чести и два раза выслуживался.
– Я никому не позволю себе говорить, что я лгу! – вскрикнул Ростов. – Он сказал мне, что я лгу, а я сказал ему, что он лжет. Так с тем и останется. На дежурство может меня назначать хоть каждый день и под арест сажать, а извиняться меня никто не заставит, потому что ежели он, как полковой командир, считает недостойным себя дать мне удовлетворение, так…
– Да вы постойте, батюшка; вы послушайте меня, – перебил штаб ротмистр своим басистым голосом, спокойно разглаживая свои длинные усы. – Вы при других офицерах говорите полковому командиру, что офицер украл…
– Я не виноват, что разговор зашел при других офицерах. Может быть, не надо было говорить при них, да я не дипломат. Я затем в гусары и пошел, думал, что здесь не нужно тонкостей, а он мне говорит, что я лгу… так пусть даст мне удовлетворение…
– Это всё хорошо, никто не думает, что вы трус, да не в том дело. Спросите у Денисова, похоже это на что нибудь, чтобы юнкер требовал удовлетворения у полкового командира?
Денисов, закусив ус, с мрачным видом слушал разговор, видимо не желая вступаться в него. На вопрос штаб ротмистра он отрицательно покачал головой.
– Вы при офицерах говорите полковому командиру про эту пакость, – продолжал штаб ротмистр. – Богданыч (Богданычем называли полкового командира) вас осадил.
– Не осадил, а сказал, что я неправду говорю.
– Ну да, и вы наговорили ему глупостей, и надо извиниться.
– Ни за что! – крикнул Ростов.
– Не думал я этого от вас, – серьезно и строго сказал штаб ротмистр. – Вы не хотите извиниться, а вы, батюшка, не только перед ним, а перед всем полком, перед всеми нами, вы кругом виноваты. А вот как: кабы вы подумали да посоветовались, как обойтись с этим делом, а то вы прямо, да при офицерах, и бухнули. Что теперь делать полковому командиру? Надо отдать под суд офицера и замарать весь полк? Из за одного негодяя весь полк осрамить? Так, что ли, по вашему? А по нашему, не так. И Богданыч молодец, он вам сказал, что вы неправду говорите. Неприятно, да что делать, батюшка, сами наскочили. А теперь, как дело хотят замять, так вы из за фанаберии какой то не хотите извиниться, а хотите всё рассказать. Вам обидно, что вы подежурите, да что вам извиниться перед старым и честным офицером! Какой бы там ни был Богданыч, а всё честный и храбрый, старый полковник, так вам обидно; а замарать полк вам ничего? – Голос штаб ротмистра начинал дрожать. – Вы, батюшка, в полку без году неделя; нынче здесь, завтра перешли куда в адъютантики; вам наплевать, что говорить будут: «между павлоградскими офицерами воры!» А нам не всё равно. Так, что ли, Денисов? Не всё равно?
Денисов всё молчал и не шевелился, изредка взглядывая своими блестящими, черными глазами на Ростова.
– Вам своя фанаберия дорога, извиниться не хочется, – продолжал штаб ротмистр, – а нам, старикам, как мы выросли, да и умереть, Бог даст, приведется в полку, так нам честь полка дорога, и Богданыч это знает. Ох, как дорога, батюшка! А это нехорошо, нехорошо! Там обижайтесь или нет, а я всегда правду матку скажу. Нехорошо!
И штаб ротмистр встал и отвернулся от Ростова.
– Пг'авда, чог'т возьми! – закричал, вскакивая, Денисов. – Ну, Г'остов! Ну!
Ростов, краснея и бледнея, смотрел то на одного, то на другого офицера.
– Нет, господа, нет… вы не думайте… я очень понимаю, вы напрасно обо мне думаете так… я… для меня… я за честь полка.да что? это на деле я покажу, и для меня честь знамени…ну, всё равно, правда, я виноват!.. – Слезы стояли у него в глазах. – Я виноват, кругом виноват!… Ну, что вам еще?…