Phân tích sự tấn công lỗ đen giao thức định tuyến AODV trên mạng VANET mô phỏng giao thông thành phố Hồ Chí Minh

Bài viết này trình bày mô hình tạo tô-pô cho mạng VANET thực tế (RVTG) kết hợp sử dụng hệ mô phỏng NS2 để khảo sát và đánh giá chất lượng dịch vụ định tuyến của giao thức định tuyến AODV ở trạng thái bình thường và khi bị tấn công bởi lỗ đen trên mạng VANET không hạ tầng (V2V) tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP. HCM), Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích sự tấn công lỗ đen giao thức định tuyến AODV trên mạng VANET mô phỏng giao thông thành phố Hồ Chí Minh Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XIV về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR), TP. HCM, ngày 23-24/12/2021 DOI: 10.15625/vap.2021.00101 PHÂN TÍCH SỰ TẤN CÔNG LỖ ĐEN GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV TRÊN MẠNG VANET MÔ PHỎNG GIAO THÔNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Quốc Anh1, Lương Thái Ngọc2, Trương Thị Hoàng Oanh3, Võ Thanh Tú4 Phòng Hợp tác quốc tế, Trường Đại học Đồng Tháp 1 Khoa Sư phạm Toán - Tin, Trường Đại học Đồng Tháp 2 3 Khoa Kinh tế, Trường Đại học Đồng Tháp 4 Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế nqanh@dthu.edu.vn, ltngoc@dthu.edu.vn, tthoanh@dthu.edu.vn, vttu@hueuni.edu.vn TÓM TẮT: Vấn đề an ninh trên mạng tùy biến giao thông (VANET) trong các nghiên cứu về hệ thống giao thông thông minh, đang được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới. Bài báo này trình bày mô hình tạo tô-pô cho mạng VANET thực tế (RVTG) kết hợp sử dụng hệ mô phỏng NS2 để khảo sát và đánh giá chất lượng dịch vụ định tuyến của giao thức định tuyến AODV ở trạng thái bình thường và khi bị tấn công bởi lỗ đen trên mạng VANET không hạ tầng (V2V) tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP. HCM), Việt Nam. Các tham số đánh giá gồm tỷ lệ gửi thành công, phụ tải định tuyến và thời gian trễ trung bình. Từ khóa: AODV, chất lượng dịch vụ, RVTG, SUMO,VANET, V2V. I. GIỚI THIỆU Mạng tùy biến di động là một mạng có tính chất động gồm các máy chủ di động không dây giao tiếp với nhau mà không cần cơ sở hạ tầng độc lập hoặc quản trị tập trung. VANET là một nhánh con của mạng tùy biến di động, VANET là mạng gồm các phương tiện giao thông giao tiếp với nhau (V2V) hoặc giao tiếp với hạ tầng mạng cố định như các đơn vị bên đường RSU (V2I) mà không cần có cơ sở hạ tầng viễn thông như những access point và đường dây mạng [1]. VANET hỗ trợ đắt lực cho các hệ thống như giám sát và quản lý giao thông. Các nghiên cứu VANET nhằm vào các mục tiêu cơ bản là phát triển hệ thống giao tiếp của các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường, tăng cường trao đổi dữ diệu giữa các phương tiện một các hiệu quả, hỗ trợ người lái các thông tin trên đường, từ đó tạo nên một hệ thống giao thông thông minh. Ví dụ, các phương tiện trên con đường đã xảy ra tai nạn có thể cảnh báo cho nhau để đi một tuyến đường thay thế để tránh ùn tắc giao thông xảy ra sau vụ tai nạn. Bên cạnh các ứng dụng liên quan đến an toàn, còn có các ứng dụng khác như thông tin giải trí, dịch vụ thanh toán, tính toán bảo hiểm dựa trên việc sử dụng và các phương tiện tương tự khác [2] [3]. Trong mạng VANET, dịch vụ định tuyến đảm nhận vai trò truyền thông tin giữa các phương tiện với nhau và với cơ sở hạ tầng. Trong môi trường đô thị với mật độ phương tiện lưu thông lớn, thách thức đặt ra cho định tuyến là truyền dữ liệu hiệu quả và tin cậy [4]. Tuy nhiên, vì các phương tiện trong mạng VANET di chuyển với tốc độ cao nên dẫn tới mô hình mạng thay đổi rất nhanh [5]. Vì là một mô hình mạng không dây và tự chủ thiết lặp, VANET dễ bị tấn công bởi tin tặc dẫn tới làm sụp đổ hệ thống, một kiểu tấn công phổ biến là tấn công từ chối dịch vụ Denial-of-Service (DoS). Tấn công lỗ đen là một hình thức của DOS, có thể gây nguy hại đến tính khả dụng của hệ thống mạng VANET. Giao thông tại TP. HCM, Việt Nam đang phát triển rất nhanh với số lượng xe rất lớn lưu thông trên đường xuyên suốt, dẫn tới sự cần thiết ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết các vấn đề về giao thông hiệu quả và an toàn hơn. Vì thế, nghiên cứu này nhằm mục đích khảo sát và đánh giá chất lượng dịch vụ định tuyến của giao thức định tuyến AODV ở trạng thái bình thường và khi bị tấn công bởi lỗ đen trên mạng VANET trong một khu vực giao thông ở TP. HCM. Từ đó, bài báo phân tích đánh giá thiệt hại của mạng khi bị tấn công, từ đó làm nền tản cho các nghiên cứu về an toàn mạng trong sự phát triển hệ thống giao thông thông minh tại TP. HCM. II. CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN A. AODV AODV là thuật toán định tuyến dựa trên véctơ khoảng cách theo yêu cầu tùy biến. AODV được thiết kế để kiểm soát lưu lượng trên mạng [6]. AODV được sử dụng nhiều trong các nghiên cứu gần đây khi mô phỏng định tuyến cho mạng VANET [4] [7]. AODV thuộc nhóm giao thức định tuyến thẳng, đơn đường và sử dụng cơ chế khám phá tuyến bị động. Tuyến đường từ nút đích đến nguồn chỉ được khám phá khi có yêu cầu và tuyến đường này là duy nhất và có chi phí tốt nhất. Cơ chế khám phá tuyến của AODV sử dụng gói yêu cầu tuyến (RREQ) và gói trả lời tuyến (RREP), gói HELLO và gói báo lỗi (RERR) được sử dụng để duy trì tuyến [8]. AODV cho hiệu suất cao trên các mạng trên diện rộng [9]. Nguyễn Quốc Anh, Lương Thái Ngọc, Trương Thị Hoàng Oanh, Võ Thanh Tú 545 B. Tấn công lỗ đen Tấn công lỗ đen là một cuộc tấn công bên trong mạng, nút độc hại tham gia vào mạng trong quá trình định tuyến và truyền nhận các gói tin điều khiển. Tuy nhiên, khi nút độc hại nhận các gói tin từ các nút khác, nó sẽ loại bỏ gói tin này mà không thông báo, từ đó ảnh hưởng đến việc truyền gói tin trong mạng. Trong mạng sử dụng giao thức định tuyến AODV, một nút lỗ đen giả vờ là có một tuyến đường đủ tươi cho tất cả các nút đích được yêu cầu. Khi một nút nguồn phát gói tin RREQ cho bất kỳ nút đích nào, nút lỗ đen sẽ trả lời ngay lập tức bằng một gói tin RREP có chứa số thứ tự cao nhất và tin nhắn này được nhận như thể đến từ nút đích hoặc từ một nút có một tuyến đường đủ mới đến đích. Như t ...