Anonymity and Privacy in Wireless Mobile Ad Hoc Networks

Abstract

Privatsphäre ist eine notwendige Eigenschaft von Netzwerken, da sie als wichtiger Aspekt der Sicherheit angesehen wird, sowohl für Netzwerkbetreiber als auch für Kunden. Unter Privatsphäre versteht man im allgemeinen das verbergen von persönlichen Informationen gegenüber anderen, außer derjenige hat explizit den Zugriff auf diese Informationen erlaubt. Heutzutage haben viele verschiedene Dienstleistungen und Anwendungen die Anforderung nach dem Schutz der Privatsphäre, z. B. wenn sich ein Nutzer auf einer Webseite registriert, ist der Schutz seiner persönlichen Informationen kritisch, während er wahrscheinlich das Gefühl hat nichts verbergen zu müssen. In ad hoc Routing-Protokollen spielt die Privatsphäre eine besondere Rolle, besonders wenn sich mobile ad hoc Netzwerke in sicherheitskritischen Domänen befinden. Aufgrund der Tatsache, dass es in ad hoc Netzwerken keine zentrale Stelle zur Unterstützung gibt, müssen sich die (Netzwerk-)Knoten auf die anderen Knoten im Netzwerk verlassen, um Daten zu übertragen. Da muss sich sich jeder Knoten selbst, um das Routing und die damit verbundenen sicherheitsrelevante Aspekte kümmern. In dieser Dissertation präsentieren wir Methodik, Design und Ergebnisse unserer Forschung, die sich mit der Verbesserung der Privatsphäre in ad hoc Netzwerken in feindlichen Umgebungen beschäftigt. Die Privatsphäre in drahtlosen Umgebungen kann man in zwei Arten untergliedern: Anonymität der Identität und Privatsphäre des Standorts. Anonymität der Identität, als Haupteigenschaft der Anonymität, hat in der letzten Dekade eine Menge Aufmerksamkeit unter Forschern auf sich gezogen. Die Anonymität der Identität wurde in vielen Routing-Protokollen für MANETs (mobile ad hoc Netzwerke) adressiert, während für die Privatsphäre des Standorts bisher noch geeignete Lösungen gefunden werden konnte. Fast alle existierenden Forschungsarbeiten sind so konzipiert, dass sie sich eher um die Anonymität der Identität kümmern anstatt sich mit der Privatsphäre des Standorts zu beschäftigen. In Routing-Protokollen, die die Anonymität der Identität unterstützen, kann immer noch mit einem starken Datenverkehranalysewerkzeugen der Standort von Netzwerkknoten bestimmt werden, die aktiv am Routing des Netzwerks beteiligt sind. Die Privatsphäre in ad hoc Netzwerken ist ein herausragendes Thema, aufgrund der allgemeinen Schwachstellen, die sich in drahtlosen mobilen Netzwerken befinden. Ein Angreifer kann den Datenverkehr analysieren, um Informationen über Routen im Netzwerk zu erhalten oder mit Hilfe von Richtantennen Datenpakete abhören und den Nachrichtenfluss im Netzwerk verfolgen, um den Ursprung von Nachrichten zu enttarnen. Aus diesem Grund glauben wir, dass eines der bestehenden wichtigen Probleme im Bereich der ad hoc Netzwerksicherheit die Privatsphäre des Standorts ist. Zusätzlich, obwohl oft Anwendungen für Gruppen in ad hoc Netzwerken benötigt werden, gibt es bisher wenige Forschungsarbeiten zum Thema anonyme Multicast-Routing-Algorithmen. Hinsichtlich des Mangels an geeigneten anonymen Multicast-Routing-Algorithmen für MANETs, sind wir der Meinung, dass die eins-zu-vielen Kommunikation eine verbleibende Herausforderung in drahtlosen Netzwerken ist. In dieser Arbeit untersuchen wir Lösungen für die Anonymität von Netzwerkknoten und für den Schutz der Privatsphäre des Standorts in unicast und multicast Anwendungen in MANETs. Wir schlagen sowohl einen Mechanismus für den Schutz der Privatsphäre des Standorts des Zielknotens in unicast ad hoc Routing-Algorithmen, der gegen globales Abhören schützen soll, als auch ein Framework für anonymes multicast Routing für MANETs, vor. Die Arbeit umfasst sowohl eine theoretische Analyse der Privatsphäre als auch eine praktische Implementierung, um die Leistungsfähigkeit unserer Ideen zu überprüfen. Die Auswertung unserer Ergebnisse zeigt, dass die vorgeschlagenen Techniken erfolgreich die Ziele zur Verbesserung der Privatsphäre erreichen, während die generelle Leistungsfähigkeit hoch ist.