加密MANET端到端流的推断与识别研究.pdf

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1、第３０卷第１０期计算机应用研究Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．１０２０１３年１０月ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓＯｃｔ．２０１３加密ＭＡＮＥＴ端到端流的推断与识别研究常慧君，单洪，黄郡（电子工程学院，合肥２３００３７）摘要：根据数据流的帧发送时序特性，提出一种基于时序匹配和关联分析的端到端流推断算法。采用时序匹配、关联分析、流追踪与回溯等机制，分析与追踪探测区域内的所有端到端流。该算法能够在无须解密报文的前提下进行流量分析，推断出端到端流的源、目的节点、流路径、流开始时间和流持续时长等信息。仿真实验表

2、明，算法可以有效识别网络中的端到端流。关键词：端到端流识别；时序匹配；关联分析；流追踪中图分类号：ＴＰ３９３文献标志码：Ａ文章编号：１００１３６９５（２０１３）１０３０７９０５ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１３．１０．０４９ＥｎｄｔｏｅｎｄｔｒａｆｆｉｃｉｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆｅｎｃｒｙｐｔｅｄＭＡＮＥＴＣＨＡＮＧＨｕｉｊｕｎ，ＳＨＡＮＨｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＪｕｎ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａ

3、ｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｓｅｎｄｉｎｇｔｉｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｔｉｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｅｎｄｔｏｅｎｄｔｒａｆｆｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ａｄｏｐｔｉｎｇｔｉｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇ，ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｆｌｏｗｔｒａｃｅｒｔｏｉｎｆｅｒａｎｄｔｒａｃｅａｌｌｔｈｅｅｎｄｔｏｅｎｄｆｌｏｗｓ

4、ｉｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｕｌｄｉｎｆｅｒｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｐａｔｔｅｒｎｗｉｔｈｏｕｔｄｅｃｒｙｐｔｉｎｇｔｈｅｆｒａｍｅｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｄｔｏｅｎｄｆｌｏｗｉｎｆｅｒｅｎｃｅ；ｔｉｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｌｏｗｔｒａｃｅｒ移动Ａｄｈｏｃ网络（ｍｏｂｉｌｅＡｄｈｏｃｎｅｔｗｏｒｋ

5、ｓ，ＭＡＮＥＴ）是一种提是要求ＭＡＣ层的信息报头可见。不依靠现有固定基础设施并能迅速展开的网络体系，目前广泛本文提出了一种加密ＭＡＮＥＴ流量分析与推断算法。该应用于军事及民用领域。在ＭＡＮＥＴ中，一般采用加密机制来算法根据端到端流在其路径上每一跳所表现出的时延和关联［１～３］保证通信内容的完整性和机密性。其中，链路加密和端到特性，对区域内所有节点的帧发送时序进行时延和关联分析，端加密是两种常用的加密机制，前者对信息源和目的地址加推断并跟踪可能的流，最终实现端到端流的识别。在网络采用密，后者对信息内容加密，而两者结合则

6、可使窃听者无法解析端到端加密和链路加密两种机制时，仍能推断与识别出网络中通信内容。尽管如此，无线信道的开放性使得传输的信号易被的端到端流，给出流的源、目的节点、通信路径，流开始时间和截获。而信号发送的时间、信号的强弱和方向等信息则可以被持续时长。对数据的发送率无要求，可应用范围较广，并且经用来实现流量分析。仿真实验表明识别准确率较高。现有的研究主要是通过帧发送的时序信息对加密ＭＡＮＥＴ进行流量分析。Ｈｅ等人［４］基于数据报文时序提出一种流量分"模型与问题描述析方法，在源节点已知且噪声流量及非目标流量速率不大于τ"．"

7、网络模型的前提下，能推断出加密ＭＡＮＥＴ中可能的目的节点。但该方法局限于源节点已知的情况，且在实际网络中，流量速率也没目标网络是一个由合法节点组成的无线多跳移动自组织有以上限制，另外该方法的准确率并不高。Ｑｉｎ等人［５，６］提出网络，其节点随机分布并可以随意移动。为保证通信内容和地一种基于矩阵的流量分析方法，由网络中所有节点的帧发送时址信息的保密性，在链路层和应用层分别采用加密机制。间序列计算点到点流量分布矩阵，然后基于帧个数进行迭代分假设可以通过投放或捕获等方式在目标网络节点可能的析得到端到端的信息流分布矩阵，再通

8、过一定的矩阵运算得到活动区域中布置多个相互协作的探测节点。如图１所示，这些网络中可能的源和目的节点的对应信息。但该类方法不能有探测节点以不同于目标网络不可见的频率相互通信，可以截获［７～９］区域内所有合法节点的信号［１０］，但不能解析信息内容。进一效区分转发节点和目的节点。Ｋｉｍ等人对时变流发现进行了探索，但研究止步于发现时变流，而不能确定流的