Um esquema de seleção de rotas para o balanceamento de segurança e desempenho em redes em malha sem fio

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Silva, Helber Wagner da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Redes de computadores; Sistema de comunicação sem fio; Roteamento
• Link de acesso: https://biblioteca.sophia.com.br/terminalri/9575/acervo/detalhe/92931

As redes em malha sem fio, ou Wireless Mesh Networks (WMNs), têm sido cada vez mais usadas para dar suporte às aplicações multimídias de diferentes áreas, como saúde e entretenimento, que demandam altos níveis de segurança e de desempenho simultaneamente. Essas redes são formadas por um backbone sem fio de roteadores que cooperam entre si provendo comunicação entre dispositivos móveis, como notebooks, PDAs e smartphones, através de múltiplos saltos. Essa infraestrutura permite a um dispositivo se comunicar com outros fora do seu alcance de cobertura. As WMNs são ainda autoconfiguráveis, sendo capazes de detectar novos dispositivos e conectá-los automaticamente ao backbone sem fio. Além disso, o backbone da rede pode estabelecer automaticamente rotas alternativas para o encaminhamento dos dados diante de falhas em roteadores específicos. Entretanto, o compartilhamento do meio sem fio e a comunicação cooperativa possibilitam a ação de ataques, como o da bisbilhotagem (eavesdropping), o de descarte seletivo de pacotes (selective packet dropping) e o do buraco negro (blackhole), que buscam violar a confidencialidade dos dados ou prejudicar o funcionamento de serviços essenciais da rede, como o roteamento. Mesmo em ambientes sem atacantes, as interferências entre diferentes fluxos de dados no meio sem fio compartilhado podem reduzir a capacidade das rotas. Essas interferências diminuem a largura de banda dos enlaces sem fio, aumentando assim as colisões e a perda de pacotes das aplicações. Dessa forma, os aspectos de segurança e de desempenho devem ser considerados conjuntamente nas WMNs. Este trabalho propõe um esquema de seleção de rotas, chamado de CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). O seu objetivo é balancear a segurança e o desempenho no serviço de roteamento nas WMNs, mesmo quando a rede está sob ataque. O CRAB pretende ainda dar suporte à Qualidade de Serviço (QoS) das aplicações. Para tanto, o esquema define uma nova métrica de roteamento seguindo uma abordagem inter-camadas entre as camadas de rede e de enlace. O valor dessa métrica é calculado usando um método de decisão Multiple Criteria Decision Making (MCDM), que combina múltiplos critérios de segurança e de desempenho fornecidos pelos nós intermediários das rotas através de um procedimento de cooperação. Os critérios de segurança são provenientes de mecanismos que representam as linhas de defesa preventiva, reativa e tolerante, e o critério de desempenho se refere às interferências percebidas nos enlaces sem fio da rota. Com base no valor da métrica de roteamento, o esquema classifica as rotas existentes entre um nó origem e um nó destino de um fluxo de dados, e seleciona a rota que provê o balanceamento entre a segurança e o desempenho para a transmissão de dados mesmo diante de ataques. O CRAB foi avaliado através de simulações usando dois cenários. Esses cenários consideram diferentes padrões de tráfego de dados de aplicações multimídia que requerem altos níveis de segurança e de desempenho no encaminhamento dos dados. No primeiro cenário de avaliação, considerou-se o tráfego de vídeos não comprimidos gerados por aplicações como as de videofone, por exemplo. No segundo cenário, examinou-se o tráfego de vídeos comprimidos seguindo as especificações MPEG-4 usadas em aplicações de Internet Protocol TV (IPTV), por exemplo. Para cada cenário, investigou-se a segurança e o desempenho providos pelo CRAB diante da variação do percentual de nós maliciosos que executam ataques de descarte de pacotes de dados no roteamento. Os resultados obtidos mostram que o CRAB estabelece o balanceamento entre segurança e desempenho no roteamento, mesmo diante dos ataques. O esquema melhora a taxa de entrega de pacotes de dados independentemente do percentual de nós atacantes na rede a um baixo custo de latência. Mesmo quando os atacantes lançam o ataque do buraco negro, o CRAB obtém ganhos de 16% na taxa de entrega de dado