بخشی از مقاله
چکیده
با در نظر گرفتن رشد چشمگیر استفاده از تکنولوژی بیسیم در چند سال اخیر، نگرانی کمبود طیف فرکانسییکی از دغدغه های دولتها، سازمانها وکاربران شده است. رادیوشناختگر،یک شاخهی نوظهور در دنیای مخابرات بیسیم است که با بهرهوری از آن، پهنای باند موجود به بهینهترین صورت استفاده میشود و در نتیجه افراد بیشتری امکان دسترسی به طیف فرکانسی را خواهند داشت. یکی از مسائل اصلی و ضروری در طراحی شبکه های رادیوشناختگر، تامین امنیت این سیستمها است. ساختار متفاوت این رادیو نسبت به سایر سیستمهای بیسیم، آن را در معرض تهدیدات امنیتی منحصر به فرد و جدیدی قرار میدهد. از طرفی، این مهم نسبت به دیگر مباحث مطرح در این شبکهها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، مروری کلی بر امنیت شبکههای رادیو شناختگر خواهیم داشت و سپس به بررسی انواع حملات، تهدیدات و راههای مقابله با آنها خواهیم پرداخت. ضمن بیان نکات کلیدی، سعی بر آن شده تا جدیدترین ایدهها، روشهای پیشنهادی و مسائل حل نشدهی موجود در این زمینه مورد بحث و بررسی قرار گیرند.
کلید واژه- تهدیدات امنیتی،حملات امنیتی، حملهی محروم سازی از سرویس - - DOS، رادیوشناختگر، طیفسنجی، کاربر اولیه، کاربر ثانویه،
-1 مقدمه
با توجه به رشد روز افزون استفاده از مخابرات بیسیم پیش بینی میشود که در آینده با کمبود طیف فرکانسی مواجه خواهیم شد. طیف فرکانسییک منبع محدود و با ارزش است که چگونگی استفاده از آن توسط سازمان های بین المللی و دولت ها تعیین میشود. میتولا در سال 1999 ایده استفاده از طیف به صورت پویا1را ارایه کرد. اساس این طرح بر قابلیت سنجش طیف است به نحوی که در مواقع خالی بودن طیف، امکان استفاده از آن برای کاربران دیگر مهیا شده و در نتیجه بهبود چشمگیری در بهرهوری از منابع طیفی حاصل گردد. این رادیو که رادیوشناختگر - CR - 2 نامیده شده است، میتواند به صورت هوشمند بسنجد که کدام باندهای فرکانسی خالی و کدام باندها اشغال هستند و بعد از آن پارامترهای عملکرد ی خود نظیر مدولاسیون، توان وغیره را طبق مشاهدات طیفی محیط تغییر دهد تا بتواند از حفره طیفی استفاده کند.
ویژگیهای اصلی رادیوشناختگر عبارتند از: آگاهی، هوشمندی،یادگیری، تطبیق پذیری و قابلیت اطمینان و بازدهی. در این رادیو، کاربری که مالک طیف است و اولویت استفاده از طیف با او میباشد، کاربر مجاز3یا کاربر اولیه 4نامیده میشود و به کاربری که طیف را مشاهده میکند تا فرصت طیفی پیدا کند، کاربر غیر مجاز5یا کاربر ثانویه6 میگویند . کاربر ثانویه هنگامی که کاربر اولیه از طیف استفاده میکند، نباید برای او مزاحمت و یا تداخل ایجاد کند. طیف مشاهده شده در یک شبکه رادیوشناختگر با معماری به صورت متمرکزیا غیرمتمرکز، در یکی از فضاهای سیاه، سفید و خاکستری قرار میگیرد. در فضای سیاه، احتمال تداخل با کاربر اولیه زیاد است. فضای سفید عار ی از کاربر اولیه است و در اولویت استفاده توسط کابران ثانویه قرار میگیرد. در فضای خاکستری، امکان تداخل با دامنه کم وجود دارد.
اولین استاندارد ارائه شده برای شبکه های رادیوشناختگر، استاندارد IEEE 802,22 است. این استاندارد توسط کمیتهIEEE برای شبکه های بی سیم منطقه ای محلی - WRAN - 7طراحی شده است و در سال 2011 منتشر گردید. استاندارد IEEE802,22قادر است بر اساس تکنیکهای رادیو شناختگر،فضای سفید موجود در باند تلویزیونیVHF/UHF و در محدودهی فرکانسی 84 تا 862 مگا هرتز را شناسایی و از آن استفاده کند. به این ترتیب در مناطق جغرافیایی وسیع و درفواصل روستایی دور، تا حداکثر شعاع 100کیلومتر از یک ایستگاه پایه8، دسترسی به پهنای باند بیسیم فراهم میشود.[1]مهمترین تفاوت بین رادیوی مبتنی بر شناخت و رادیوهای سنتی، در نحوه دسترسی به طیف فرکانسی است.
هرکاربر در یک شبکهی رادیوشناختگر باید قادر به شناسایی فرصتهای طیفی باشد تا در زمان و مکان مناسب و دور از تداخل با دیگر کاربران، از آنها استفاده کند. تاکنون روشهای مختلفی برای طیف سنجی ارایه شده که متداولترین آنها عبارتنداز: یافتن طیف مبتنی بر آشکارساز انرژی،یافتن طیف مبتنی بر شکل موج، یافتن طیف مبتنی بر روش ایستان دوره ای،یافتن طیف مبتنی برشناسایی رادیویی،یافتن طیف مبتنی بر فیلتر تطبیق و یافتن طیف به صورت همکاری گرایانه.هر کدام از این روش ها بر اساس اینکه چه مقدار اطلاعات از سیگنال کاربر اولیه در دسترس است، بکار برده میشوند. سه خواستهی مهم یک کاربر از روش های طیف سنجی عبارتند از: زمان مورد نیاز برای سنجش، مقدار پیچیدگی روش و دقت تشخیص حضور سیگنال کاربر اولیه. این اهداف همزمان با هم فراهم نمیشوند و با توجه به اهمیت مساله، به یک مورد ارزش بیشتری داده و روش مناسب انتخاب میشود.[2]
-2 بررسی امنیت شبکههای رادیو شناختگر
امنیت ارتباطات به عنوان یکی از مهمترین قسمت ها در طراحییک سیستم در نظر گرفته می شود، به وی ژه زمانی که با مسائل امنیتی نظامی، سیاسی، تجاری و غیره مواجه هستیم. شبکه رادیوشناختگر نیز مثل دیگر سیستمهای مخابرتی نیازمند به یک سرویس امنیتی است تا اساسیترین اهداف امنیتی را فراهم کند. در میان تحقیقات انجام شده پیرامون طراحی شبکه های رادیوشناختگر،یکی از مباحثی که کمتر مورد توجه قرار گرفته است، موضوع تامین امنیت این نوع رادیو میباشد. همانند دیگر سیستم های مخابراتی، این سیستم نیازمند به داشتن امنیت و مقاوم بودن در برابر انواع تهدیدها و حملات است. با توجه به ساختار جدید و به دلیل متفاوت بودن نوع دسترسی طیفی در شبکه رادیوشناختگر، علاوه بر حملات مرسوم روی شبکه های مخابرات بیسیم، حملات جدیدی این شبکه ها را مورد تهدید قرار میدهند که ویژهی خود این رادیو هستند.
-1-2 تهدیدات امنیتی شبکههای بیسیم
از آنجا که رادیوشناختگریک تکنولوژی بیسیم است، برای طراحییک سیستم امنیتی کارا و قابل اطمینان باید تمام
تهدیدهایی که روییک شبکهی مخابراتی بیسیم وجود دارندنیزروی این شبکه لحاظ شوند. ارتباطات بیسیم در مقایسه با ارتباط های کابلی به مراتب ناامن تر هستند چرا که برای ارسال اطلاعات از امواج الکترومغناطیسی به عنوان واسط استفاده میکنند . از جمله حملات موجود روی شبکه های بی سیم میتوان به حملهی استراق سمع، حملهی جعل هویت، حملهی دستکاری اطلاعات، حملهی انکار خدمات، حملهی تکرار و حملهی محرومسازی از خدمات - DOS - 9 اشاره نمود.[3]
-2-2 تهدیدهای امنیتی شبکهی رادیو شناختگر
مهمترین و اصلیترین منبع تهدیدیک شبکه رادیو شناختگر دستکاری و ایجاد تغییر و اختلال در سنجش طیف است.[4] دو تفاوت مهم بین شبکه های رادیو شناختگر و شبکههای سنتی در برابر این حملات عبارتند از:
- 1 با در نظر گرفتن ساختار شبکه های رادی و شناختگر، به مراتب پتانسیل بیشتری برای تهدید وجود دارد و از طرفی ماندگاری تاثیر حمله به مراتب بیشتر است.
- 2 ماهیت شبکه های رادیو شناختگر به صورتی است که یک دستکاری کوچک در شبکه باعث بوجود آمدن تاثیراتی عمیق درکل شبکه میشود.[5]
قبل از بحث و بررسی حملات احتمالی روی شبکه های رادیوشناختگر، روزنه های موجود در این نوع شبکه که باعث پدید آمدن انواع حملات و تهدیدها میشوند را از منظر ی ک عامل مزاحم و مخرب شناسایی میکنیم. از دیدیک مهاجم، ویژگیهایی که درکنار هم ساختار رادیوی شناختی را شکل میدهند و این نوع رادیو را از بقیه سیستم های مخابراتی متمایز میکنند، فرصت های مناسبی جهت ایجاد خلل در شبکه فراهم میکنند.آگاهی از محیط: یک گره CR با استفاده از روش های طیف سنجی، مرتبا از محیط پیرامون خود آگاهی می یابد و مدام در حال مشاهده و سنجش است تا حفره های فرکانسی را پیدا کند و بداند چه کاربری از طیف استفاده میکند. منظور از آگاهی، آگاه بودن از جغرافیا و قوانین محلی، نیازهای کاربر، پارامترهای ارسال کاربر اولیه و شبکه است. این ویژگی فرصتی مناسب برای عامل مخرب بوجود میآورد. یک مزاحم میتواند سیگنالی مناسب با شبکه تولید کند و در محیط انتشار دهد به نحوی که طیف های خالی را پر جلوه دهد و باعث از دست رفتن فرصت طیفی شود. با این شرایط گره هایCR آن اطلاعاتی را دریافت و تحلیل میکنند که توسط مهاجم تعریف و کنترل میشود. یک مهاجم باید
