Apresentação sobre Redes de Sensores para Segurança Informática

1. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho, Pedro Venâncio, Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
08.01.2007
Segurança Informática
Prof. Doutor Joel Rodrigues
Covilhã

2. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho ] @ DI.UBI.PT
Designações:
- Rede de Sensores Sem Fios (RSSF)
- Redes de Sensores
- Redes Sensoriais
- Wireless Sensor Networks (WSN)
- Sensor Networks
Conceito:
Centenas ou Milhares de Sensores
(Nós/Nodos Sensores) que comunicam entre
si e usam uma BS (Base Station) para
comunicar com o exterior.

3. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho ] @ DI.UBI.PT
Características:
- Sensores de dimensões reduzidas (mm3 / cm3)
- Componentes de um sensor: Unidade
censora; Memória; Bateria; Processador;
Transmissor/Receptor;
- Existência de uma BS
- Métodos de Comunicação: óptica;
Infravermelhos; RF (Rádio);
- Auto-configuração; Auto-gestão;
- Redes dinâmicas ou estáticas
- Comparável com redes sem fios tradicionais,
mas com características únicas
- Redes muito limitadas (a seguir…)
- Devido às limitações as RSSF são redes
construídas à medida da aplicação

4. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho ] @ DI.UBI.PT
Aplicações:
Bio tecnologia; Monitorização Ambiental em
diversos ambientes, até remotos com largada
dos sensores por avião; Segurança;
controlo do estado de estruturas (pontes,
…); Controlo Militar; …
Investigação:
Tecnologia em fase de estudo, investigação
com importância na computação a nível
internacional. Inclusivamente escolhido no
Brasil como sendo um dos 6 grandes
desafios da computação para os próximos 10
anos.

5. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho ] @ DI.UBI.PT
Limitações técnicas:
- energia/Bateria
- Processamento
- Largura de banda
- Quantidade de dados transmitidos
- armazenamento (memória)
- Tempo de vida, mas pode este ser aumentado
com introdução de novos sensores na rede
(falha de segurança mais explorada)
- Segurança (no uso de criptografia, …)
Métricas de Desempenho:
Eficiência de energia e vida útil; Latencia e
Precisão; Tolerância a falhas; Exposição dos
sensores;

6. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho ] @ DI.UBI.PT
Acesso ao Meio:
- S-MAC (Sensor Medium Access Control)
Sensores Permanecem inactivos durante
períodos de tempo controlados
[ Controlo de tráfego ]
- ARC (Adaptive Rate Control)
Redes com grandes variações de
intensidade de tráfego
[ incêndios florestais ]
- T-MAC (Time-out MAC)
Taxa baixa de entrega de mensagens e
Transmissão contínua ou periódica
[ Controlo de desgaste de estruturas ]
- Outros: B-MAC; DE-MAC (Distributed Energy
aware MAC); TRAMA (Traffic Adaptive Multiple
Access)

7. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Pedro Venâncio ] @ DI.UBI.PT
Tipos de Segurança necessária nas
WSN’s
- Confidencialidade dos dados
- Autentificação dos dados
- Integridade dos dados
- Validade temporal

8. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Pedro Venâncio ] @ DI.UBI.PT
Protocolo SNEP
- Baixa overhead de comunicação
- Utiliza contador (transmissão deste, evitada!)
- Mantém estado em ambos os pontos
- Fornece cinco propriedades importantes

9. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Pedro Venâncio ] @ DI.UBI.PT
Protocolo SNEP - as cinco
propriedades
- Segurança Semântica
- Autentificação de dados
- Protecção contra repetição
- Fraca validade temporal
- Baixa overhead de comunicação

10. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Pedro Venâncio ] @ DI.UBI.PT
Protocolo TESLA
- Assinatura digital
- Overhead de 24 bytes por pacote
- Sequência de um só caminho de chaves
Conclusão:
O TESLA não é aplicável a um nodo para
transmitir dados autentificados…

11. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Pedro Venâncio ] @ DI.UBI.PT
Protocolo μTESLA
- Resolve os problemas do TESLA
- Mecanismos simétricos de autentificação
- Revela chave uma vez por “época”
- Funcionamento comprovado !!

12. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
Ataques em redes sensoriais
O que origina os ataques?
- O seu estado ainda embrionário e suas
características.
- Mau posicionamento de nodos.
- Desenho da rede sem pensar em mecanismos de
segurança.
Tipos de ataques
Captura de informação
- Uso de recursos (antenas + receptor) para obter
informação.
- Através da captura sabe-se a localização física dos
nodos e informações especificas de cada mensagem.
- Pode-se atacar os nodos fisicamente.

13. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
Ataques em redes sensoriais
Tipos de ataques
Modificação de um Nodo
- Captura de um nodo.
- Acesso a toda a sua informação
Nodo falso com informação corrupta
- Inserção de um nodo estranho na rede.
- Vai enviar mensagens falsas e bloquear as
verdadeiras na rede.
- Consome toda a sua energia.
Ataque Sybil
- Nodo representa varias identidades na rede.
- Mostra identidades falas.
- Provoca falhas de routing.

14. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
Ataques em redes sensoriais
Tipos de ataques
Sinkhole
- Atrair todo o tráfego para o nodo. (algoritmos
de routing e spoofing)
- Analisar todo esse tráfego.
- Pode levar a todo o trafego passe pelo nodo
antes de chegar a BS.
Wormhole
- Nodo entre outros doiss e trocar mensagens com
eles.
Hello Flood
- Usar mensagens para iludir os outros nodos.
- Provocar a rede a comunicar com o nodo falso.

15. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
Ataques em redes sensoriais
Técnicas de Prevenção
Captura de informação
- Melhoramento dos mecanismos de solução
existentes.
- Tendo em conta as características das redes
sensoriais.
Modificação de um Nodo
- LEAP
- “Se um nodo é comprometido, este não deve
fazer com que o resto da rede o seja também.
Nodo falso com informação corrupta
- Melhores técnicas de autenticação.
- Não permitir a impersonificação de nodos.

16. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
Ataques em redes sensoriais
Técnicas de Prevenção
Ataque Sybil
- Robusto mecanismo de autenticação e encriptação
(atacantes exteriores).
- Uso de chaves simétricas guardadas na BS, LEAP.
Ataques Sinkhole & Ataques Wormhole
- Necessária muita sincronização entre nodos e
BS.
- Desenhar a rede de modo a qualquer ataque seja
mínimo.
Hello Flood
- Verificar a bidireccionalidade de nodos antes de
efectuar acções.
- Uso de chaves simétricas guardadas na BS.
- LEAP.

17. Segurança em Redes de Sensores
Sensor Networks Security
[ Joel Carvalho, Pedro Venâncio, Orlando Pereira ] @ DI.UBI.PT
Perguntas??