Επαλήθευση πιστοποιητικών για επαυξημένη εγκαθίδρυση εμπιστοσύνης σε ασύρματα αυτοφυή δίκτυα

Abstract

This thesis studies trust establishment in wireless, ad hoc networks. Firstly, a description of ad hoc networks’ idiosyncrasies is given and the security needs that come about because of these characteristics are presented. Next, a comprehensive summary of proposed security and trust establishment solutions is given. Additional details are provided for suggested certificate validation protocols and schemes that can be found in relevant literature, emphasizing on their weaknesses and deficiencies. Subsequently, ADOPT is presented, a complete scheme for certificate validation in wireless, ad hoc networks. Its architecture is based on a distributed version of OCSP and more specifically on OCSP response caching in carefully selected nodes of the network. The method for locating cached OCSP response is thoroughly analyzed, along with techniques for caching optimization and especially efficient methods for choosing caching nodes as well as cache update and deletion policies. Critical time parameters are also discussed. ADOPT is evaluated regarding its efficiency through carefully selected simulation scenarios. Moreover, the ADOPT scheme is adjusted in order to function efficiently in vehicular ad hoc networks, a separate category of wireless, ad hoc networks that demonstrates difference characteristics. Simulation studies were performed to evaluate ADOPT in such an environment. In order to improve ADOPT’s robustness and resilience to possible attacks, it is combined with a trust establishment scheme, namely ATF. Simulation tests prove that trust integration in ADOPT not only increases the security of the scheme but also its overall performance. Finally, ADOPT is compared with other, similar certificate validation schemes for wireless, ad hoc networks. Emphasis is given on its optimal performance concerning the rapid location of fresh certificate status information and the reduced overhead introduced to both the network and its nodes.

Στη διδακτορική αυτή διατριβή μελετάται η εγκαθίδρυση της εμπιστοσύνης σε ασύρματα, αυτοφυή δίκτυα. Παρατίθεται μία περιγραφή των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών των αυτοφυών δικτύων καθώς και των απαιτήσεων ασφάλειας που προκύπτουν εξαιτίας των ιδιαιτεροτήτων αυτών. Στη συνέχεια, συνοψίζονται οι τεχνικές ασφάλειας και εγκαθίδρυσης εμπιστοσύνης που έχουν αναπτυχθεί στη βιβλιογραφία και γίνεται μία επισκόπηση διαφόρων μεθόδων επαλήθευσης ψηφιακών πιστοποιητικών, στην οποία εντοπίζονται οι αδυναμίες και οι ελλείψεις τους. Ακολούθως, παρουσιάζεται το ADOPT, ένα ολοκληρωμένο σχήμα επαλήθευσης πιστοποιητικών για ασύρματα, αυτοφυή δίκτυα. Η αρχιτεκτονική του βασίζεται σε μια κατανεμημένη μορφή του πρωτοκόλλου OCSP και συγκεκριμένα στην ενδιάμεση αποθήκευση απαντήσεων OCSP σε κατάλληλα επιλεγμένους κόμβους του δικτύου. Αναλύονται ο τρόπος εντοπισμού των απαντήσεων αυτών, τεχνικές βελτιστοποίησης της ενδιάμεσης αποθήκευσης που περιλαμβάνουν μεθόδους επιλογής των κόμβων που αποθηκεύουν τις απαντήσεις και πολιτικές ενημέρωσης και διαγραφής απαντήσεων, καθώς και κρίσιμες χρονικές παράμετροι. Το ADOPT αποτιμάται ως προς την απόδοσή του μέσα από πειραματικά σενάρια προσομοίωσης και εκτιμάται η απόδοσή του. Επίσης, πραγματοποιείται σχεδιαστική και λειτουργική προσαρμογή του ADOPT σε δίκτυα οχημάτων, μια ειδική κατηγορία αυτοφυών δικτύων, καθώς και αντίστοιχη αποτίμηση μέσα από μελέτες προσομοίωσης. Για την ενίσχυση της ευρωστίας του ADOPT απέναντι σε πιθανές επιθέσεις, πραγματοποιείται λειτουργικός συνδυασμός με την αρχιτεκτονική εγκαθίδρυσης εμπιστοσύνης ATF. Οι πειραματικές δοκιμές αποδεικνύουν ότι η ενσωμάτωση της εμπιστοσύνης στο ADOPT ενισχύει όχι μόνο την ασφάλειά του αλλά και τη συνολική του απόδοση. Τέλος, από τη συγκριτική αποτίμηση του ADOPT με άλλες μεθόδους επαλήθευσης πιστοποιητικών για αυτοφυή δίκτυα προκύπτει η βέλτιστη λειτουργική απόδοση του ADOPT όσον αφορά τον ταχύ εντοπισμό επίκαιρων πληροφοριών κατάστασης των πιστοποιητικών αλλά και τη μειωμένη επιβάρυνση των κόμβων και του ασύρματου δικτυακού μέσου.