IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks - Aalto University€¦ · IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks...

50
IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks Friday, October 6 th 2006 TML, Helsinki University of Technology, Helsinki Chittaranjan Hota, PhD Computer Science & Information Systems Group Birla Institute of Technology & Science, Pilani Rajasthan (INDIA)

Transcript of IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks - Aalto University€¦ · IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks...

IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks

Friday, October 6th 2006TML, Helsinki University of Technology,

Helsinki

Chittaranjan Hota, PhDComputer Science & Information Systems GroupBirla Institute of Technology & Science, Pilani

Rajasthan (INDIA)

� �����

Outline

� Introducing my Uni…BITS, Pilani

� IPVPNs: Traffic Engineering, and QoS

� Sybil Attacks: Definition, Defenses, and Proposals

� MANETs: QoS Routing, Secure Routing, ReliableMuticasting, and Resource Allocation Issues

� �����

Birla Institute of Technology & Science, Pilani

���� � ������

���� �����

� ���������������� ����� ���

���� �� �

������������ �� �

��������������������������� ����� ���

�����

������ !�������

� Academic Flexibility� Unique Online Admission Entrance Test� Practice School Options (India, Germany, France,

Italy, USA, Canada)� Different Administrative and Academic Structure� Funding from DST, AICTE, UGC, Microsoft,

Motorola, Intel, Broadcom, Wipro, Cisco, Philips.� CS and IS Group: BE (CS), BE(IS), ME(CS),

ME(SS), MS(SS), PhD(CSE)

� �����

39

40

41

44

44

46

51

0 10 20 30 40 50 60

QoS

Coverage

Security

Staff

Mobile

Legacy

Cost

Cost

Legacy

Mobile

Staff

Security

Coverage

QoS

"#� #$ ��%���&������

#�����' ����(���)������������������(��*�������������+ ��������*���������, ����-

�������������� ������������ � �

. �����

52

10

153

20

50

10

143

23

47

10

143

26

43

10

133

31

38

9

123

38

31

9

113

46

0

20

40

60

80

100

2001 2002 2003 2004 2005 2006

IPVPN

Other

Private N/W

PSTN/ISDNFrame/ATM

"#� #$ ��%���&������/����������0

1���� �������%�2�����$ ���*�3' �������%��������������������������+ ��������*���������, ����-

4 �����

"#� #$ �5 � ��%���&������

Personal voice over IP Network monitoring

CEO Video conference with analysis

Financial Transactions

Interactive whiteboard

Unicast radio

Network management traffic

Extranet web traffic

Public web traffic

Push news

Personal e-mail

Businesse-mail

Server backups

Sensitive

Insensitive

Casual CriticalMission Criticality

Delay

6 �����

�#7�� ��$ �������8�����"#� #$

Residential Customer

Customer Edge Device

Enterprise Customer

Customer Edge Device

Stub Links

Border Routers

Enterprise Customer Core

Routers

Tunnel

Enterprise Customer

INTERNET

Tunnels

9 �����

5 � � ������#��*�!�����(: *��#�����'

�����/" #0�$ ������

R1

R2

R4

d1

d3

2

2

31

3

4

2

1 3nt2

nt3

nt1

d2R3

;� �����

R1

R2

R4

d1

d3

d2

3

4

2

1

2

2

3

31

���������#$<���=���=���=��<�;;

�#7�8����

R3

;; �����

R1

R2

R4

d1

d3

d2

3

1

2

42

3

31

���������#$<�� �=�;�=��=�<�;�

2

$ �������8����

R3

;� �����

R1

R2

R4

d1

d3

d2

3

2

1

2

2

1

3

3

4

���������#$<���=���=��<�6

! ����"����� �������>���' ���2��?

$ �������8�����/@ ���' ���� �?0

R3

;� �����

� �"�� �����������(���*�, /� >7 0>������(�����(*��������������7��A=>���&����2����(*������������������A=>�!�<�����������&����������������������&������������>�%�� , ��������8������������/%������������ 0>� �� A������������� �� %

, ����������!���3��������������������*�� �������������������&��������3

�*���� ���� �#�

���*��*����"�$%&'/&0�B<�! /�������������&������������0

�*��������������� >��*������������������������3>����

!�������&�� %C ��*�����2���������D����������������' ����������������*����� ��*������������' � �����&�

()! �*+&�, � (-��� / ����������������������#7���������������������*����' ���&���*������������?��������(��*��������!��������&������������������������(���������0�

%���' ��������� #$ �#�����'

�.�����.�/�0 /' ���' �' �����0

; �����

�7;

123

3��3��������������8#�E

456

#7� �7�

#7�

#

�7�

24371893

34197�455

4567244

�7;

#7;

#7� # #7�

�7�;

#7�;

#

#7�#7��

#

#7;

�7;

�7�

#7�

�7;

#7;123

�7;

#7;

#

#7�

�7�

�7�

#7�

#7;

�7;

�7�

#7�

#7�#

#7;#7;

�7;

�7�

<=

/$ �������, ���*0

/ ����;0 / �����0

/ �����0 / ���� 0

4563419

243

243

/F �����(����*��*��:(� � ����0

�#7�8����� �������

#7;

;� �����

3���&����(�" #�A������

� %���' �� ���������*��?�������(�����?�����&����(�����" #��������

� *���2��������>��*������&����(��������*����������������������������(�����������?��������*�� #$

� 3�?���*������������������������*����������������*������������*��������' �����(��(�����*��' ���' ������*����' ��*���������

� G ������' ����������������!����

� 3�?�������*����*���������&�����H�!���� �������(����B�� �������

� ��' ������������ �/"0�;�'/"07�/"0 �����&��?�&���*����*���� ����%

� �������*����������*���������������������������*���!����<!�����/&0

;. �����

%���' ��� ���������*

�7;

#7; #7;

# #7�

#7� �7�

�7�

�7;

#7;

# #7�

#7�

�7�

�7�

I

$ �������8����� �������

;4 �����

�' ��������A������

Funds Vs QoS path

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25Funds

QoS

pat

h ( H

euris

tic V

alue

)

Network 1Network 2Network 3

VPN Cost Vs Border Routers

0

5

1015

20

25

0 10 20 30Border Routers

VP

N C

ost

Funds = 5

Funds = 10

J"��������(�!���������������������*��*����������������������' ������������������*

J"��������(�$ �' �������8������A���������������&��*��������#$ ��������������2�������

;6 �����

8�������*�%���(�' ����K �� #$

< ����(��

A�����(

:(� �(��"��������

:(� �)��������&���� ���

:(� �$�� �������=�����

)������

1 2

4 5

6 >

1 < ����)�?�����@����:(� �����������2 =(+����.����������?����������A���������3 :(� �.��@��� ���4 :(� ���.����������@��������5 ���������(������� ��'��������������6 (������� ��'����< .�����

;9 �����

*��#�����'

� 8�������*���������������*��������(���� #$

� "���*����������������*������������' ��?��#$ �

� 3��������������&����������������*�����*���������������*��&��' �2�' �' �������' ��������' ��#$ �L���*�������' ����������������������>������������������)�����

� *���������������(��(��������������� #$ ��' ����������������/�����?������������0�L ���������������&�

*��@ �M����&�

�� �����

� 8�������*� *����(� 7��*������' ������������&�������D�����*����

� 8�������*�#����������(� ������#����������(� �*�' �

J ΣΣΣΣ�;1��� αααα� =�≤≤≤≤ =

� 1?��' ���#����������(� �*�' �J αααα�� ;�αααα��/φφφφ�0�*���>�φ� /����������������?0

1���������3������*��

�; �����

8�������*�%���(�' ���

1

/8�������*�A�������������*��� ;���������' ����������������������?0

4

;�/4�' ���0

��/��' ���0

N;�/;��' ���0N��/���' ���0

��/;��' ���0

N��/���' ���0

N �/4��' ���0

1

5

2

4

;�/��' ���0

��/��' ���0

N;�/;��' ���0N��/���' ���0

��/;��' ���0

N��/���' ���0

N �/4��' ���0

5

2

/"������� ������ ����������N��������������0

/8�������*�A�������������*��� ;������� ' ����������������������?0

4

;�/9�' ���0

��/��' ���0

N;�/;��' ���0N��/���' ���0

��/;��' ���0

N��/���' ���0

N �/4��' ���0

15

2

4

;�/;��' ���0

��/��' ���0

N;�/;��' ���0N��/���' ���0

��/;��' ���0

N��/���' ���0

N �/4��' ���0

1

5

2

/8�������*�#��*�A�������(��*��� ;�������6' ����' ���0

;�/;��' ���0

;�/;��' ���0

�� �����

?���' �%����

"���������������*�����������������*�����������(�&����?�

*���������������?��&�������������(�&������

"���������������*���������������*����* ���������*���������

CC ii *α= 10 ≤< iαWhere,

�=

−=N

iiCCSC

1

iii nCb /=

/;0

/�0

/�0

�� �����

*��������?���������������&��?����������*���������

*��������������?����������������(�&������

8�������*�A����������������#��*�A�������(�����(�&�������?�

ii bRbu /)( =

�=

=in

iit bubU

1

)()(

����

����

����

����

∈≤<<<

++

∈>≤+

<≤+

=

OtherwiseTunnelPathcompute

VSCbUbUMaxif

nC

VSCbUMaxbUifb

SCbUMaxbUifb

b

tt

victimii

ttvictimi

tti

i

,Re

&10,),()(_

),)/)*)(((

&),(_)(,

&)(_)(,

δσδσα

δδδ

δδ

δ

< ���#��������� ��������.����.����������@@������

/ 0

/�0

/.0

?���' �%�����/���������0

� �����

72����' ��������

E ���D�������"�������

8����*�@ �������

��&����

��&���������$ ������

" #�; " #���

8����*�@ ������;

8%8% 8%

8%

8%

G ;

G �G �

G ;

G � G �

��&���;

;

�;

����

� ��

�. �4

1

"��������� #$ � �������

�� �����

�' ��������A������

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80

No. of Users

Ban

dwid

th U

tiliz

atio

n (M

bps)

No. o f Tunnels=1

No. o f Tunnels=3

No. o f Tunnels=6

N����G ����)������� ���$ �' �������G ����

)�������� ��������.�����

�. �����

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Average Traff ic Rate (Kbps)

Ban

dwid

th U

tiliz

atio

n (M

bps)

No. of Tunnels = 2

No. of Tunnels = 5

No. of Tunnels = 8

N����G ����)������� ���3&���(�� �������A���

�' ��������A�������/���������0

�&��������� A�������

&�������������

*�������������

�4 �����

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Average Traff ic Rate (Kbps)

Req

uest

Blo

ckin

g R

ate No. o f Tunnels = 1

No. o f Tunnels = 2

No. o f Tunnels = 7

A�D�����8������(�A����� ���3&���(�� �������A���

�' ��������A�������/���������0

=�������@���������"����� ���������

�6 �����

E �(*�� #$ �3&���������?

1 2 4

5 6 >

3���&��� #$ �#��*;�

8�������#$ �#��*;�

N����!������

3���&��� #$ �#��*.�

8�������#$ �#��*.�

N����!������

�9 �����

A ����������� �*�' ��

/�0�3���&��#��*�;�� /�0�8������#��*�;�.��

/�0�8������#��*�;.�

1

2 4

5

> 6

1

2 4

5

> 6

1

2 4

5

> 6

N��������

#��*�����

�� �����

%���' ��������A�����������#$

� %��*�' �������1���������J 3����������(���*�, /� >7 0>�7�(�����(*��������������7� A=J � ����2����(*����������������A=>�8���������&��������������/!0

J , �����%�⊆ �����������������>�A������∈ %

� ∈≤

MAvFvw

\)(

� � � �∈ ∈ ∈ ∈+

TAP APe BTBP BPeecec )()(

��' �����3���&��#��*>�8������#��*�����3���&���������*��*���

� *���>���������3#�∈ >�8#�∈ 8 >��*���������������3#�����8#�����&�����������3>���������������&�∈ %�C �>��*�����2���������D����������������' ����������������*����� �����8 ��*������������' ������&��E ���>� �������������*������' ���� #$ �3���&�� ���>�����8 �������������*������' ����#$ �8������ ����

%���' �)��

��*��*���

�; �����

3����������#�#�����������������?���' �

� #�������(�3�������/�����������������' ���*��*����������

� 1� �3������

� � �����"���������

� �?������/3����*��(����#�#���������0

� "������?���������/ ������(�����&�����������0

� ��' ' ��(�/ �����(�F ���0

� �����$���� /��������� ���.�������������'����� �������������0

�� �����

1������������?���' ���� ����

� �������������������������' ���������1����������� ?���' ��

L ����*�������������������O� ����������D�������������������' �����������������������������������*�������������������*��&����' ��������������&�����

� "�������(��������?������?�' ��D���������������������' ���������������?�: ���������������������������������������*��������� ?����3�����

� 1����������������������' ��������D����' ����������������������1����������� ?���' �

�� �����

3��72�' ��� ��� ?�����������A�����(

� �����

G ���(����%����(����$ ���������������������*����' =;������������*�' �����?

general

lieutenant lieutenantattack

retreat

“attack”“attack”

general

lieutenant lieutenantattack

retreat

“retreat”“attack”

One lieutenant is faulty (is a traitor)

The general is faulty (is a traitor)

3���*�� 72�' �����8?)������ 3(���' ���

��H<��' =;�/@ ���%����(� 3�(��? ��' ����>��*�����>������0

����� ����'������,�������@�����@������������������ ��������� �����@�/�� .����@0�@�������������

�� �����

�' � �������*���

� 1������P��/%��������0�������������3���������)������*����?������D��������������)��������������������������?���' �� ����������' �������������������������������?�

� A������?���������� ?���, �����������������' �������������������?����������

�. �����

?���, �������� �������� ", �@ %%�.

���� ��������� �'��� &���

�4 �����

3�����3����� 7�(��7�(�� /����/����PP��LL00

Attack Edge

*� ��' ��� �� ������ ��(�� �� ��' ���� �? �*� ��' ��� ������� �������� ����� �*�� �*� ��&�����? ��� ��������*�

�6 �����

A ����'A����' � ����� ����

TheThe currentcurrent nodenode flipsflips aa coincoin onon thethe flyfly andand selectsselectsaa randomrandom edgeedge toto proceed.proceed.

?

?

?

�9 �����

A ����'A����' A�����A�����

RandomRandom permutationpermutation of oneof one--toto--oneone mappingmapping fromfromincomingincoming edgesedges toto outgoingoutgoing edgesedges

e1

e2

e3

e4

@��� ��

�; �

�� ��

�� �;

� ��

� �����

*� *� #������?#������? ���� A����'A����' A�����A�����

�� ���&��(�������&��(���� �������?�������?

�� ���� �����'�����' ������������ �������(�������( ���� *�����*������������� ����(����( �*��*� ��' ���' � ��(���(� ������������?�����?� �2���2������(����( �*��*� ��' ���' � ��(���(�

�� 8���8��������������������� �������?�������?

�� *� *� ���(���(���(���( ��(���(� ���D���?���D���? �����' ���������' �����*��*� ����' ��(����' ��( ��(���(� ���� ��������

; �����

� �������� ������� ������ ������ ������

�� *� *� &�������&������� ���?���? �������������� �� �������������� �*����*��� �����'�����' ������������������������������ ���*���* �*��*� &�������&�������PP�� �����'�����' ����������

�� 8������8������ ���� �*��*� ��' ������' ���� ��' �����' ��� ���� ������������ ��(��>��(��> ���*���* �������������������������� ���������� ���(�*���(�* ��>> �*��*� &�������&�������PP�� ���������� ����������' �����' ����������?�������? ���*�����*�� �*��*� *�����*����� ��(�����(��� ���*���* *�(**�(* ����������?����������?

:

� ����� ���������� ������

� �����

8������(��*��$ ���@ �� ?���, �����

%��� (�������?���������� ��(�� ����(������� ���?���(�����

� �����

N���������A��������?

� 3������' ����� �������( ����� ���������������� ������>���� ��������&��2��������� ������� �*���*����� ��������������( �*������ *��� �(����

� A�������� ������ ��� ���������� �?�����������( ���*���*��� ������������� ���*�*���������� ���' ��� �*�������� ����������' ����� ���� ��������( ������*�� ?�����(�����

�����

"' ���' ��������

�1 �2 �4 �5 �6

$ � = �

A�(����? �����>�� ������ �����

� �����

@ ����&�������

� �� *����� ����� ' �(*� �� (������ ����������(����D��&������ (������ $ ��*��' ����*�? ����' /�����&��( ���&��� ���@ Q���� �������(

���&��� ���������' ���� ���� ������� �����(�0

� "� ' ��� �*�� *��� ��������� ����������� >��*�������� �� ��' �����������&��*���

� *�? *�&� ����' �� ���*����� ����� ����� �����' ���(��� ��� ��������������� �� ����� �� ����������� *�� ���������� ���#�������( �*����(����? �������"� �� *�&� ��

' ������� ������������� ��(�� /�0>�����(������( �������������

� "� �*����&�����? ������� ���(������� ���(� ������������� ��(�� /���� �����? ������������������0>��*�� ����� ��2�O

. �����

@ �*�� 3������*��

� #���� /�%G 0�����������N��� ������ ' �����������* 8���*��? ������2

� 1E �A�����(�/1���)��>�G ���������' ����(�0

3

3;

8

1

4 �����

#������� ��������

� 1���������� ������������� 3��*����?

� 3���(���( ����� ��&��� �� �����( �*�����������*������� �����&����������� ���� �*����������� �&�� �*���������>��*�������������� ���(� �*������������� ������?��' �����? ����(��������( ' ����*�&��(������ ����( ��?����� ���� �� ��������������

� %����?��( �*�������' ���� ����&����' ��*����' �������� ��� ?���, �����

6 �����

%������3��E ���$ ��������/%3$ 7 �0

� E ����' �&�' �������D����

� �����(?��*��(�����D����

� $ ����������������������������%����*�������������������

� 1����' ��������������&��������' �������������

� $ �����������������

� 3���' ����������(�����������1�&����� "#������������������>�������(>���������������������

A B AB

9 �����

%3$ 7 ��A������* 3����

� 5 � 3���� A�����(����*����� ����������� ��' ���� �������D���� ����� �������� 3�' ������ �����������!����������*�' ��

� ������A�����(� $ �� �����������>������? �������>�������? �����������( ������ �����>�

����������( ��������? ������*�&��( ����? ������

� 7�������� %�������� A�����(

� A������� ����������� 1���������� %������72�������� F ���� A�����(������*������3���(�' ��� ����%�����*�����%3$ 7 �

�� �����

5 ��������O

*�������R