Μελέτη και σχεδιασμός μηχανισμού δρομολόγησης για δίκτυα αισθητήρων

Abstract

Τhis thesis deals with the optimization of the users’ authentication procedure in 4th generation mobile networks. Overall, two different problems are studied. The first problem deals with the authentication latency and the associated burden of multi-pass authentications. A novel mechanism called security binding is proposed that reduces the authentication delay of multi-pass authentications in a simple yet effective and secure manner. The focal point of the proposed mechanism is its generic application in multi-pass authentications regardless of the underlying network or protocol. The performance improvement of the proposed mechanism is evaluated through extensive simulations and mathematical modeling. The second problem copes with the false synchronization issue incurred in the users’ authentication procedure. An analytical model based on a four-dimensional markov chain is developed to investigate the impact of various network parameters on the system performance. The mathematical model facilitates the dynamic adaptation of the network parameters achieving an optimal tradeoff between security and performance.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν δυο ξεχωριστά προβλήματα που αφορούν τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας αυθεντικοποίησης των χρηστών στα ασύρματα δίκτυα 4ης γενιάς. Στο πρώτο πρόβλημα μελετήθηκαν οι πολύ-διελευσικές διαδικασίες αυθεντικοποίησης και οι αρνητικές συνέπειες τους, οι οποίες σχετίζονται με την καθυστέρηση που ενδέχεται να συναντήσουν οι χρήστες κατά τη διάρκεια της αυθεντικοποίησης τους. Προτάθηκε ένας πρωτότυπος μηχανισμός, ο οποίος μειώνει την εκτέλεση των περιττών λειτουργιών της πολύ-διελευσικής αυθεντικοποίησης, χωρίς όμως να υποβαθμίζει το επίπεδο ασφάλειας. Το σημείο αναφοράς του προτεινόμενου μηχανισμού είναι η γενική του εφαρμογή σε διαδικασίες πολύ-διελευσικής αυθεντικοποίησης, ανεξάρτητα από το υποκείμενο δίκτυο και τα πρωτόκολλα. Η απόδοση του προτεινόμενου μηχανισμού αποτιμάται τόσο μέσω προσομοίωσης όσο και μέσω θεωρητικής ανάλυσης. Στο δεύτερο πρόβλημα μελετήθηκε το φαινόμενο των εσφαλμένων συγχρονισμών, το οποίο παρατηρείται κατά τη διαδικασία αυθεντικοποίησης των χρηστών στα ασύρματα δίκτυα 4ης γενιάς. Το πρόβλημα αναλύεται με την ανάπτυξη ενός αναλυτικού μοντέλου, το οποίο βασίζεται σε μια μαρκοβιανή αλυσίδα με τέσσερεις διαστάσεις. Η ποιοτική ανάλυση του μαθηματικού μοντέλου επιτρέπει τη δυναμική προσαρμογή των δικτυακών παραμέτρων επιτυγχάνοντας έτσι τη χρυσή τομή μεταξύ απόδοσης και ασφάλειας.