IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks - Aalto University€¦ · IPVPNs, MANETs, and Sybil Attacks...
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
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
� �����$���� /��������� ���.�������������'����� �������������0
�� �����
1������������?���' ���� ����
� �������������������������' ���������1����������� ?���' ��
L ����*�������������������O� ����������D�������������������' �����������������������������������*�������������������*��&����' ��������������&�����
� "�������(��������?������?�' ��D���������������������' ���������������?�: ���������������������������������������*��������� ?����3�����
� 1����������������������' ��������D����' ����������������������1����������� ?���' �
� �����
G ���(����%����(����$ ���������������������*����' =;������������*�' �����?
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�������� ������ ��� ���������� �?�����������( ���*���*��� ������������� ���*�*���������� ���' ��� �*�������� ����������' ����� ���� ��������( ������*�� ?�����(�����
� �����
@ ����&�������
� �� *����� ����� ' �(*� �� (������ ����������(����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 �