Securing Vehicular Networks Against Denial of Service Attacks
Sécurité des réseaux VANET contre les attaques de déni de services
Résumé
In this thesis we interested in securing Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) against Denial of Service attacks (DoS) judged to be the most dangerous attacks to such networks. Our work can be divided into three main parts. First, we studied all the various possible existing vulnerabilities to which are exposed VANETs, we focused especially on denial of service attacks. Based on our expertise in cryptography, we explored, identified and classified the possible solutions to a wide range of VANET security breaches from a cryptographic point of view. Indeed, we showed that cryptography with its primitives and fairly powerful tools solves many VANET security problems. Our first contribution in this direction is a secure group key generation algorithm for VANET platoons. In our second contribution, we have developed two new techniques to detect denial of service attacks in VANET networks mainly characterized by the high mobility and frequent disconnections which considerably complicate the detection. Our first detection algorithm is based on the linear regression mathematical concept, fuzzy logic and three newly defined VANET appropriate metrics. In our second algorithm we define a new Shannon Entropy based metric that we introduced for the first time to detect DoS attacks in VANET. Our third contribution was devoted to the reaction against the detected attacks. For that, we used the techniques offered by game theory. We have proposed two non-cooperative reaction games in strategic and extensive forms. For both detection and reaction proposed schemes, experiments were made essentially for the greedy behavior and jamming attacks. All our proposed algorithms present the advantage of rapidity, to be executed by any node of the network and do not require any modification of the 802.11p MAC layer protocol used as a standard for VANETs. In this work, we have participated in securing VANETs, however we believe that much remains to be done. Namely, for example the study of cryptographic solutions we have conducted, allowed us to discover how the use of cryptography for VANET security is a fairly broad topic which needs to be better explored. This will be for us a very promising subject.
Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à sécuriser les réseaux véhiculaires ad hoc (VANETs) contre les attaques de déni de service (DoS) jugées comme étant les plus dangereuses pour ces réseaux. Notre travail peut être subdivisé en trois grandes parties.Dans un premier temps, nous avons étudié les différentes vulnérabilités auxquelles sont exposés les VANETs, spécialement les attaques DoS. Vu notre expertise en matière de la cryptographie, nous avons exploré, dégagé et classifié des solutions possibles à une grande panoplie de brèches de sécurité VANETs. En effet, nous avons montré que la cryptographie permet de résoudre divers problèmes de sécurité VANETs. Notre première contribution dans ce sens est un algorithme de génération de clés de groupe pour les convois de véhicules. Dans notre deuxième contribution nous avons conçu deux nouvelles méthodes de détection d’attaques DoS. Dans ce contexte, notre premier algorithme de détection est basé sur la régression linéaire, la logique floue ainsi que la définition de trois nouvelles métriques spécifiques VANETs. Dans notre deuxième algorithme de détection nous avons défini une nouvelle métrique à base de l'entropie de Shannon que nous avons introduite pour la première fois pour détecter tel type d’attaques. Notre troisième contribution a été consacrée à la réaction contre les attaques une fois détectées. Pour cela, nous avons eu recourt à l'utilisation des techniques offertes par la théorie des jeux. Nous avons proposé deux jeux non-coopératifs de réaction sous forme stratégique et extensive. Pour chacune des phases de détection et de réaction, les expérimentations ont été faites essentiellement pour les attaques greedy et jamming. Nos algorithmes proposés présentent l'avantage de la rapidité, d'être exécutés par n'importe quel nœud du réseau et ne nécessitent aucune modification du protocole IEEE 802.11p utilisée comme standard de la couche MAC et PHY des réseaux véhiculaires.Au cours de ce travail, nous avons pu participer à la sécurisation des réseaux VANETs. Cependant nous jugeons qu'il reste beaucoup à faire. A savoir par exemple, l'étude des solutions cryptographiques que nous avons menée nous a permis de découvrir à quel point l'usage de la cryptographie pour la sécurité des VANETs est un sujet assez vaste et qui nécessite d'être encore mieux exploré. Ceci constituera pour nous une ouverture assez prometteuse.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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