Passive optical network security
Creators: name: Ηλιάδης, Αντώνιος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Παθητικό οπτικό δίκτυο
Ασφάλεια
Μοντελοποίηση
Ethernet passive optical network
Security
Probabilistic model checking

description: With Ethernet now emerging as the protocol of choice for carrying IP traffic in metro and access networks, EPON has emerged as a potential optimized architecture for fiber to the building and fiber to the home. The tremendous Internet traffic growth has confirmed that the telecommunications backbone is moving aggressively from a time division multiplexing (TDM) orientation to a focus on Ethernet solution. Ethernet PON, which presents the convergence of low-cost Ethernet and fiber infrastructures, has taken over the market initially dominated by Digital Subscriber Line (DSL) and cable modems. It is a new technology that is simple, inexpensive, and scalable, having the ability to deliver massive data services to end-users over a single network. In this thesis, we will present a Theft of Service (ToS) attack to an EPON in which a sleep mode scheduling technique, wake up message and inactivity time-out techniques have been applied to an ONU that includes a sleep mode mechanism in its operation. We construct a Continuous-time Markov Chain model using PRISM model checker. Initially, we construct the model and its parameters during a ToS attack. Then, we use PRISM to generate quantitative results through formal probabilistic model checking verification that analyze the operation of our EPON during downstream and upstream traffic transmission, energy consumption and the negative, energy consuming effects of a possible ToS attack. Also, a countermeasure is presented by simply applying an inactivity time-out technique. Finally, our results and conclusions show that EPONs are vulnerable to such attacks and there is a need for countermeasures.
description: Με το Ethernet να αναδύεται πλέον ως το πρωτόκολλο που μεταφέρει κίνηση IP σε μητροπολιτικά δίκτυα και δίκτυα πρόσβασης, το Ethernet Παθητικό Οπτικό Δίκτυο (EPON) έχει αναδυθεί ως η ενδεχόμενη βελτιστοποιημένη αρχιτεκτονική για οπτική ίνα στο κτήριο και οπτική ίνα στο σπίτι. Η εξάπλωση κίνησης του παγκοσμίου ιστού επιβεβαιώνει πως οι τηλεπικοινωνίες δικτύων κορμού κινούνται προς τη χρήση πολύπλεξης διαίρεσης χρόνου (TDM) για το Ethernet. Το EPON, που αποτελεί τη σύγκλιση Ethernet χαμηλού κόστους με τις υποδομές οπτικών ινών, έχει καταλάβει την αγορά την οποία αρχικά κυριαρχούσαν οι γραμμές DSL και τα modems. Αποτελεί μια νέα τεχνολογία η οποία είναι απλή, φτηνή, επεκτάσιμη και έχει τη δυνατότητα να μεταφέρει υπηρεσίες τεραστίων δεδομένων στους τερματικούς χρήστες μέσα σε ένα δίκτυο. Σε αυτήν την εργασία, θα παρουσιάσουμε μία επίθεση κλοπής υπηρεσίας (ToS) σε ένα EPON που χρησιμοποιεί μια τεχνική χρονοδιαγράμματος ύπνου, μία τεχνική αφύπνισης και μια τεχνική χρόνου αδράνειας στα ONU τα οποία χρησιμοποιούν κατάσταση ύπνου στη λειτουργία τους. Δημιουργούμε ένα μοντέλο μαρκοβιανής αλυσίδας συνεχούς χρόνου χρησιμοποιώντας το λογισμικό model checking PRISM. Αρχικά, σχεδιάζουμε το μοντέλο και τις παραμέτρους μιας επίθεσης ToS. Έπειτα, χρησιμοποιούμε το PRISM για τη παραγωγή ποσοτικών αποτελεσμάτων μέσω της επαλήθευσης formal probabilistic model checking όπου αναλύουμε τη λειτουργία του EPON κατά τη διάρκεια μετάδοσης κίνησης στο καθοδικό και ανοδικό κανάλι, την κατανάλωση ενέργειας και τις αρνητικές επιδράσεις μιας επίθεσης ToS στην ενέργεια. Επίσης, παρουσιάζουμε μια τεχνική αντιμετώπισης της παραπάνω επίθεσης με μία τεχνική χρόνου αδράνειας. Τέλος, τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματά μας, μας δείχνουν πως τα EPONs είναι ευάλωτα σε τέτοιου είδους επιθέσεις και υπάρχει ανάγκη για εύρεση περισσότερων λύσεων για αντιμετώπιση των επιθέσεων.