Proposition d’algorithmes sécurisés pour renforcer la coopération dans le routage des réseaux mobiles ad hoc

Résumé

Aujourd’hui les réseaux ad hoc sans fil (MANETs) sont une technologie de plus en plus adoptée. Ceci est dû principalement au développement continu des réseaux, aux besoins croissants de mobilité, à la miniaturisation des équipements réseaux, à l’accès universel à l’information et à son partage. Pour transmettre des messages entre deux nœuds donnés dans les réseaux en général, il faut déterminer la meilleure route à emprunter à l’aide de routeurs. Dans les MANETs ce sont les autres nœuds intermédiaires du réseau qui vont faire office de passerelles ou de relais. Comme ces nœuds peuvent être mobiles, et comme la topologie du réseau est variable le problème du routage, qui consiste à trouver une route optimale multi-sauts, est le défi le plus difficile à surmonter dans les MANETs. En effet, ce routage est un problème d'optimisation sous des contraintes telles que les changements de topologies, la volatilité des liens, la capacité limitée de stockage, de traitement et de bande passante, le niveau d'énergie dans les batteries, etc. Ces caractéristiques contraignantes font que les MANET sont très vulnérables aux attaques, comparés aux réseaux filaires ou aux réseaux sans fil basés sur une infrastructure. Dans cette thèse, nos travaux portent essentiellement sur trois axes visant, à analyser les différents types de protocoles de routage dans les MANETs afin de déceler leurs insuffisances que les attaques sur la sécurité peuvent exploiter, à élaborer des modèles analytiques pour simuler ces attaques et la mobilité, et à proposer des algorithmes sécurisés pour renforcer la coopération dans le routage des réseaux mobiles ad hoc. Concernant le premier axe de recherche nous avons a mis en évidence les vulnérabilités des principales technologies sans fil standardisées, les failles spécifiques aux MANETs, ainsi que les problèmes de sécurisation des différents types de protocoles de routage dans ces réseaux. Le deuxième axe de recherche porte sur une analyse des protocoles de routages spécifiques utilisés dans les MANETs et de leurs insuffisances. Ce travail a permis de faire ressortir plusieurs variantes d’attaques, dont ces protocoles de routage sont souvent victimes, leur mode de fonctionnement, ainsi que certains mécanismes utilisés pour les contrer. Notre troisième axe de recherche est consacré à une proposition de méthodes analytiques pour simuler ces attaques, ainsi que la mobilité des nœuds. Le modèle utilisé pour simuler les attaques Selfish et Sleep Deprivation se fonde sur la théorie des jeux, qui est un outil d’analyse de comportements des nœuds. Le modèle utilisé pour simuler les attaques Blackhole coopérative, Blackmail, Saturation de la bande passante et Overflow se base sur les nœuds malicieux et le nombre de sauts. Nous avons procédé à une simulation de ces attaques grâce à une implémentation en C des modèles mathématiques proposés. Ensuite nous avons proposé des algorithmes pour contrer ces attaques et les avons implémentés en C. Ces programmes ont permis de tester les algorithmes proposés, et d’étudier les états d’équilibre pour déterminer la stabilité des nœuds du réseau, c’est-à-dire l’état où les nœuds ne souhaitent plus quitter le réseau compte tenu de leur coopération. L’établissement de cet état de stabilité permet de contrer les attaques qui se basent respectivement sur la réputation, la consommation d’énergie, la saturation de la bande passante et le débordement des tables de routage. Nous avons doté le logiciel ns2, le simulateur réseau le plus populaire, de nouvelles fonctionnalités afin de mesurer l’impact des attaques précitées, qui sont les plus fréquemment rencontrées dans les MANETs, car le logiciel ns2 présente des fonctionnalités limitées pour simuler les attaques. Il ne prend donc pas en compte les attaques rencontrées au niveau des protocoles de routage des MANETs. Les fonctionnalités que nous avons ajoutées permettent de combler cette lacune.

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