Security mechanisms in partially isolated networks

Abstract

A challenged network is a network subject to difficult operational constraints, like disrupted links and high delays. An example is a mobile ad hoc network where the nodes communicate without infrastructure support. Specifics of such networks are the consequence of intermittent access to (or complete lack of) infrastructure and partial isolation of the network nodes from each other. Partial isolation of the nodes aggravates resource scarcity. In this work we investigate (1) security and privacy, as well as (2) resource management, in these networks. Our thesis is that in partially isolated networks security and privacy, on the one hand, and resource management, on the other, are closely related and tend to influence each other. This dissertation includes nine publications. Their summaries are grouped in two chapters. The first, Chapter 2, is about security and privacy issues and also the question of congested buffer management, which we approach via adversarial scenario. % In the second, Chapter 3, we consider better utilization of the scarce contact time between the network nodes via message fragmentation when there are intermittent transmission opportunities. Part of the work comprising this dissertation had industrial impact: I have contributed to the Generic Authentication Architecture standard of 3GPP, described in publication II; and the "Equal Subdomains" technique found in publication IV was included of the Nokia Awarenet platform.

Haastavilla verkoilla (Challenged Network) tarkoitetaan verkkoja, joissa esiintyy toiminnallisia rajoituksia, kuten häirittyjä linkkejä ja korkeita viiveitä. Haastaviin verkkoihin lukeutuvat esimerkiksi mobiilit ad hoc-verkot, joissa kommunikointi tapahtuu ilman infrastruktuurin tukea. Tällaisten verkkojen erityispiirteitä ovat solmujen osittainen tai täydellinen eristäytyneisyys toisistaan. Solmujen osittainen eristäytyminen vaikeuttaa vähäisten resurssien höydyntämistä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan osittain eristäytyneiden verkkojen turvallisuutta, yksityisyyttä sekä resurssien hallintaa. Työssä osoitetaan, että näissä verkoissa: yhtäältä verkkojen turvallisuuden ja yksityisyyden hallinta, sekä toisaalta resurssien hallinta riippuvat ja vaikuttavat toisiinsa. Väitöskirja on koostettu yhdeksästä julkaisusta joiden yhteenveto on esitetty kahdessa luvussa. Näistä ensimmäisessä, luvussa kaksi, käydään läpi turvallisuuteen ja yksityisyyteen liittyviä kysymyksiä sekä pohditaan ruuhkaisen puskurin hallintaa erityisesti hyökkääjän näkökulmasta. Jälkimmäisessä luvussa, luvussa 3, käsitellään lyhyiden yhteysaikojen hyödyntämistä verkon solmujen välisessä viestinnässä. Lyhyitä yhteysaikoja voidaan hyödyntää jakamalla viesti pienempiin osiin, jos mahdollisuuksia lyhyisiin yhteyksiin tarjoutuu riittävän usein. Osa väitöskirjaan tehdystä työstä on vaikuttanut myös teollisuuteen. Julkaisussa kaksi esitettyjä menetelmiä on sisällytetty 3GPP:ssä määriteltyyn "Generic Authentication Architecture" -standardiin. Lisäksi julkaisussa neljä esitetty menetelmä "Equal Subdomains" on mukana Nokian Awarenet-alustassa.