Ζητήματα Ασφάλειας στα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

Κυριακάκης, Διονύσιος

Security Issues in Wireless Sensor Networks

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Κυριακάκης, Διονύσιος

Date

2021-03-17

Advisor

Mamalis, Basilis

Μεταπτυχιακή Εργασία (5.850Mb)

Keywords

Αρχιτεκτονική WSNs ; Κρυπτογράφηση ; Αισθητήριοι κόμβοι ; Aπαιτήσεις ασφάλειας ; Επιθέσεις ασφάλειας ; Σταθμός βάσης ; Aσφαλής δρομολόγηση ; Μηχανισμός ασφάλειας

Abstract

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων (Wireless Sensor Networks – WSN’s) αποτελούν δικτυακές υποδομές συγκροτούμενες από έναν μεγάλο αριθμό και χαμηλού κόστους αισθητήριους κόμβους. Ανάλογα με το περιβάλλον εφαρμογής αυτοί οι κόμβοι αναπτύσσονται στη περιοχή ενδιαφέροντος έχοντας αποστολή την ανίχνευση, παρακολούθηση και καταγραφή των συμβάντων στην εν λόγω περιοχή. Οι κόμβοι διοχετεύουν τη συλλεγόμενη από τους αισθητήρες πληροφορία και την δρομολογούν με τεχνική πολλαπλών αλμάτων μέσω των κόμβων που συνθέτουν το δίκτυο, προς το σταθμό βάσης όπoυ γίνεται η συλλογή, η επεξεργασία, η ανάλυση και η παρουσίαση των δεδομένων μέτρησης. Οι κόμβοι σε ένα δίκτυο WSN έχουν σοβαρούς περιορισμούς σε ζητήματα υπολογιστικών, αποθηκευτικών και ενεργειακών πόρων. Αυτοί οι περιορισμοί σε συνδυασμό με το ασύρματο μέσο μετάδοσης και την απομακρυσμένη και χωρίς δυνατότητα επιτήρησης λειτουργία του δικτύου, καθιστούν τα WSN’s ευάλωτα σε επιθέσεις. Οι επιθέσεις αυτές θέτουν υπό αμφισβήτηση τις απαιτήσεις ασφάλειας, στοχεύοντας στις λειτουργίες του δικτύου βάσει της πολυεπίπεδης αρχιτεκτονικής των WSN’s. Οι πιο κρίσιμες επιθέσεις είναι οι άρνησης εξυπηρέτησης (DoS), επιθέσεις ανάλυσης κίνησης, κατά του απορρήτου, φυσικές και επιθέσεις αναπαραγωγής κόμβου. Για τον λόγο αυτό έχουν αναπτυχθεί μηχανισμοί ασφάλειας, πρωτόκολλα ασφαλούς δρομολόγησης καθώς και μηχανισμοί κρυπτογράφησης για την ανίχνευση και καταστολή των επιθέσεων, την ασφαλή δρομολόγηση και την προστασία του απορρήτου.

Abstract

Wireless sensor networks (WSN’s) are network structures composed of a large number of low cost sensor nodes. Depending on the application environment, these nodes are deployed in the area of interest with the mission of detecting, monitoring and recording events in that area. The nodes delever the information collected by the sensors with multi-hop routing technique through the nodes that compose the network to the base station where the measurement data can be collected, processed, analyzed and presented. Nodes in a WSN network have severe limitations on computing, storage, and energy resources. These limitations, combined with wireless transmission medium and the remote function without human surveillance of network operation, make WSN’s vulnerable to attacks. These attacks dispute security requirements, targeting network operations based on WSN’s multilevel architecture. The most crucial attacks are DoS (Denial of Service) attacks, traffic analysis, against privacy, physical and node replication attacks. Therefore, security mechanisms, secure routing protocols and encryption mechanisms have been developed for detecting and suppressing attacks, secure routing and protection of privacy.