Anti-Jamming Communications

Kwang Soon Kim(ks.kim@yonsei.ac.kr)

Dept. Electrical and Electronic Engineering

Yonsei University

Dig

ital C

om

munic

atio

ns La

b.

Introduction

전술 통신 환경의 특징

애드혹 (Ad-hoc) 네트워크

상용 통신의 셀룰러 네트워크에 대비됨

보병, 전차, 전투기 등 다양한 이동 속도의 단말이 존재

여러 종류의 네트워크 간에 통신이 가능해야 함

악의적인 재밍 (jamming) 신호가 존재

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ns La

b.

Introduction

전술 통신 환경의 특징 (cont.)악의적 위협으로부터 계층별 안정성 고려

Layer Security issues

Application layer Detecting and preventing viruses, worms, malicious codes, and application abuses

Transport layer Authenticating and securing end-to-end communications through data encryption

Network layer Protecting the ad hoc routing and forwarding protocols

Link layer Protecting the wireless MAC protocol andproviding link-layer security support

Physical layer Preventing signal jamming denial-of-service attacks

H. Yang, “Security in mobile ad hoc networks: challenges and solutions,” IEEE Wireless Commun., vol. 11, no. 1, pp. 38-47, Feb 2004.

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ital C

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b.

Introduction

상용 통신에서 고려되지 않은 요구사항 충족 필요

예) Tactical WiBro

고정된 통신 인프라가 존재 하지 않는 전장 환경에서 원활하고 정확한 통신을 제공할 수 있어야 함

A fixed network topology → A dynamic network topology

군용 통신에 알맞은 송신 신호 도달 범위 확대 요구Commercial WiBro’ coverage

macro(1Km) cell , micro(400m) cell, pico(100m) cell in the urbanareas → 군용 통신에 충분하지 못함

재밍에 취약한 OFDM 의 문제점 해결 요구

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ns La

b.

Introduction

전술 통신 환경

전술데이터링크전술데이터링크

MIMOMIMO

MIMO

MIMOMIMO

전투기전투기 편대편대 간간 통신통신

위성위성 통신망통신망

전술이동통신망전술이동통신망((해상해상))

해상 단말

TCN(TCN(육상육상))전술이동통신망전술이동통신망

((육상육상))

지상 단말

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ns La

b.

Introduction

미국의 전술 통신1860년 – 통신단 (Signal corps) 설립

~1960년대 – 수동, 아날로그

1970년대 – 자동화, 군사용 위성 통신

1980년대 – 디지털화

1990년대 – MSE (Mobile Subscriber Equipment) 시스템

현재 – 네트워크 중심전 (NCW: Network Centric Warfare)을위한 차세대 전술통신 개발 중

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ns La

b.

Introduction

한국의 전술 통신스파이더 (Spider) 구축 사업

1980년부터 25년간에 걸쳐 시행

완료되어 현재 사용 중

기존의 수동, 아날로그 체계를 디지털 자동화 통신망으로 교체

음성, 전신타자, 팩스, 데이터 등의 통신 기능 제공

대전자전 능력 보유

기존의 트리 (tree) 형태의 통신망을 격자형으로 구성

통신망의 신뢰성 향상

유선과 무선이 분리되어 있던 것을 유무선 통합망으로 구성

전술 종합 정보 통신 체계

TICN (Tactical Information Communication Network)

네트워크 중심전에 대비한 차세대 전술 통신 체계

Dig

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b.

Introduction

전자 공격의 여러 형태전자 방해 (EJ: Electronic Jamming)

고의적으로 전자파를 방사해서 통신을 교란하는 것

레이더 및 통신전파 방해장비 (Jammer)

레이더 재머

통신 재머

채프 (Chaff)

알루미늄 조각을 공주에 흩뿌려서 레이더를 교란시키는 것

플래어 (Flare)

화염을 방사해서 열 추적 미사일을 따돌리는 것

Dig

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ns La

b.

Introduction

전자 공격의 여러 형태 (cont.)

전자 기만 (ED: Electronic Deception)

위장 정보를 보내는 것

모방 전자 기만

적으로 위장하여 적 통신망에 직접 개입하여 허위첩보를 제공하는 형태

조작 전자 기만

적으로 하여금 틀린 정보를 맞는 것으로 믿게 만들어 중대한 전술적 과오를범하게 하거나, 전자방사 자산을 허비하도록 유도하는 형태

모의 전자 기만

아군의 통신전자체계를 위장하기 위해 방사하는 형태

전자 폭탄 (E-bomb)

강력한 전자파를 방사함으로써 적의 전자기기를 무력화시킴

In this talk

전술 통신 환경에서의 재밍 (jamming) 및 항재밍 (anti-jamming)

Dig

ital C

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ns La

b.

재밍 신호 모형

톤 재밍 (Tone jamming)

주파수

( )1

( ) cosK

i i ii

J t tα ω θ=

= +∑

: : : :

i

i

i

Kαωθ

톤개수

톤크기

톤주파수

톤위상

( ) ( )0 0 01cos 2 2

f t f f f fπ δ δ↔ − + +⎡ ⎤⎣ ⎦

Dig

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ns La

b.

재밍 신호 모형

대역 잡음 재밍 (Band noise jamming)

전대역 (full-band) 잡음 재밍

부분대역 (partial-band) 잡음 재밍

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) 시스템에 효과적

주파수

a=신호

대역폭

b=재밍

신호

대역폭

ba

ρ =

1ρ =

0 1ρ< <

Dig

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b.

재밍 신호 모형

펄스 재밍 (Pulse jamming)

대역 잡음 재밍과 주파수-시간 듀얼(dual) 관계

부분 시간 (partial-time) 재밍이라고도 함

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 시스템에 효과적

시간

a=신호

시간

b=재밍

신호

시간

, 0 1ba

ρ ρ= < <

Dig

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ns La

b.

재밍 신호 모형

주파수 추적 재밍 (Frequency follower jamming)

리피터 (repeater) 재밍이라고도 함

광대역 수신기로 신호의 주파수를 추적해서 재밍 신호를 방사

FH 시스템에 효율적

수신 신호에 변형을 가해서 DS 시스템에도 효율적 재밍 가능

송신기

리피터 재머

수신기

Dig

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b.

재밍 신호 모형

링크 계층 재밍 (Link layer jamming)앞의 모형들은 물리 계층 재밍

링크 계층 정보 X

링크 계층 정보를 알면,

원하는 신호만 재밍이 가능

예) 컨트롤 신호만 재밍

불필요한 재밍 신호를 줄임으로써 전력 효율적 재밍이 가능

IEEE 802.11 기반 MAC 시스템

가상 반송파 감지 (virtual carrier sensing) 기법 사용

대량의 허위 RTS/CTS를 전송해서 네트워크 사용률 저하 가능

NAV (Network Allocation Vector)의 보류 시간을 길게 바꿔서 채널 낭비를 유도

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b.

재밍 신호 모형

네트워크 계층 재밍 (Network layer jamming)무선 애드혹 네트워크는 유선 네트워크나 무선 네트워크에비해 안정성(security)에 취약한 특성을 가짐

개방된 무선 채널 환경

개방형 피어-투-피어 구조 (open peer-to-peer architecture)

동적인 네트워크 토폴로지 (dynamic network topology)

분산 협력성 (distributed cooperation )

네트워크의 제한적 용량

안정성에 취약한 무선 애드혹 네트워크의 특성을 이용한 네트워크 계층 재밍

심각한 네트워크 과 화 (network congestion) 나 채널 경쟁(channel contention) 유발

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b.

재밍 신호 모형

네트워크 계층 재밍 (Network layer jamming) (cont.)라우팅 변조를 통한 공격 (Routing attacks)

데이터를 전송하기 위한 라우팅에 장애 요소를 유발

정확하지 않은 라우팅 정보를 전파시킴

제어 메시지(control message field)에 변형을 가함

각 노드의 라우팅 상태(routing states)에 변형을 가함

패킷 전달에 대한 공격 (Packet forwarding attacks)

데이터 패킷을 고의적으로 손실 시킴 (packet dropping)

대역폭, 메모리, 계산 능력과 같은 자원을 불필요하게 소비시킴으로써 네트워크의 성능 저하 유발

중복 패킷(duplicate packet) 재전송

네트워크 내부로 정크 패킷(junk packet) 주입

전달되는 패킷의 내용에 변형을 가함

Dig

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b.

항재밍 기법

DSSS & FHSS

간섭 신호 억제 (Interference suppression) 성질 가짐

신호를 퍼뜨렸다가 다시 모으는 과정에서간섭 신호는 평균화 (averaging) 됨

초기에 군통신 용도로 연구 및 개발

ChannelEncoder

&Interleaver

Modulator Channel Demodulator

ChannelDecoder

&Deinterleaver

PseudorandomPattern

Generator

PseudorandomPattern

Generator

InformationSequence

OutputData

재밍 신호

재밍 신호

<역확산 (despreading) 후>

<확산 (spreading) 후>

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b.

항재밍 기법

DSSS & FHSS (cont.)

DSSS

확산 (spreading)된 신호는 넓은 대역폭에 걸쳐서 낮게 깔림

재밍 신호는 이보다 훨씬 좁은 대역폭에 큰 파워를 가짐

역확산 (despreading) 후에는 반대로 원하는 신호는 본래의 스펙트럼으로돌아가지만, 재밍 신호는 백색잡음처럼 낮게 깔리게 됨

Spreading sequence

Data

재밍 신호

<확산 (spreading) 후>

재밍 신호

<역확산 (despreading) 후>

Spreading sequence

Receivedsignal

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b.

항재밍 기법

DSSS & FHSS (cont.)

Slow FH

Hopping 주기가 여러 심볼

Fast FH

한 심볼 내에서 hopping이여러 번 발생

그림은 Fast FH의 예

4-ary FSK

여러 hop의 수신 데이터를모으고 나면 재밍 신호는작아지고 본 신호의 크기는커져서 재밍 신호 억압 효과를 가짐

<확산 (spreading) 후> <역확산 (despreading) 후>time

frequency

frequency

time

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b.

항재밍 기법

DSSS & FHSS (cont.)DSSS 시스템의 BER 성능

Uncoded, coherent BPSK

AWGN 채널

AWGN + 펄스 재밍

0

2 bb

EP QN

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

( )0 0 0

2 21 b bb

E EP Q QN N J

ρ ρρ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟+⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 0

2 bb

EP QJ

ρρ

⎛ ⎞≈ ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

0 0*

0

0.709 0.709

1 0.709

b

b

b

EE J J

EJ

ρ

⎧ >⎪⎪= ⎨⎪ ≤⎪⎩

0 0

,max

0 0

0.083 0.709

2 0.709

b

b

bb b

EE J J

PE EQJ J

⎧ >⎪⎪= ⎨ ⎛ ⎞⎪ ≤⎜ ⎟⎜ ⎟⎪ ⎝ ⎠⎩

SNR의 역수

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b.

항재밍 기법

DSSS & FHSS (cont.)FHSS 시스템의 BER 성능

Uncoded, coherent BPSK

AWGN 채널

AWGN + 부분대역 잡음 재밍

0

1 exp2 2

bb

EPN

⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠

0exp

2 2b

bEPJ

ρ ρ⎛ ⎞≈ −⎜ ⎟⎝ ⎠

0 0*

0

2 2

1 2

b

b

b

EE J J

EJ

ρ

⎧ >⎪⎪= ⎨⎪ ≤⎪⎩

1

0 0,max

0 0

2

1 exp 22 2

b

bb

b b

e EE J J

PE EJ J

−⎧ >⎪⎪= ⎨⎛ ⎞⎪ − ≤⎜ ⎟⎪ ⎝ ⎠⎩

SNR의 역수

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b.

항재밍 기법

채널 부호화 및 인터리빙 (Interleaving)

Spread Spectrum + 채널 부호화/인터리빙

재밍 신호 평균화 효과가 더욱 커지고,

부호화 이득을 추가적으로 얻음

한계점

필요 이상의 무선 자원 (시간/주파수)을 사용함으로써 항재밍 성질 얻지만, 재밍 신호를 적극적으로 제거하지는 못함

Spread Spectrum 채널 부호화/인터리빙

평균화를 통한

재밍 신호 억제

부호화 이득

+

평균화 효과

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b.

항재밍 기법

클리핑 (Clipping) 및 이레이징 (Erasing)

가장 간단하면서 좋은 성능을 가지는 항재밍 기법

수신 신호의 세기가 일정 크기 이상이면,신호 크기를 제한하거나 클리핑

해당 신호를 결합 (combining) / 복호 과정에서 제외 이레이징

신뢰성이 떨어지는 정보의 사용을 제한시킴으로써 재밍 신호 억제 및제거 효과를 얻음

<소프트 리미터> <하드 리미터>

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b.

항재밍 기법

클리핑 (Clipping) 및 이레이징 (Erasing) (cont.)

dt∫1

0

N

j

−

=∑ >=<

( )r +

cos ctω

( )1 cj T+

jZ

1ja

1jZ

NY 1+

1−

B. Aazhang and H. Poor, “Performance of DS/SSMA communications in impulsive channels – Part II: Hard limiting correlation receivers,” IEEE Trans. Commun., vol. 36, no. 1, pp. 88-97, Jan. 1988.

• BPSK DSSS system• Impulsive channel

• Hard limiting

• Outperforms linear receiver in impulsive channel

( ) ( ) ( )xfxff Inn jεε +−= 1'

( ) ( )1

1

0

sgnN

N j jj

Y a Z−

=

=∑

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b.

항재밍 기법

클리핑 (Clipping) 및 이레이징 (Erasing) (cont.)

C. Keller and M. Pursley, “Clipped diversity combining for channels with partial-band interference – Part I: Clipped linear diversity combining,” IEEE Trans. Commun., vol. 35, no. 12, pp. 1320-1328, Dec. 1987.

• M-ary orthogonal signal, FHSS system• Partial-band jamming• Soft limiting ( ), ,min ,k l k lR R C=

Dig

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b.

항재밍 기법

클리핑 (Clipping) 및 이레이징 (Erasing) (cont.)

I. Chang and G. Stüber, “Soft-limiter RAKE receivers for coded DS/DPSK systems over pulse jammedmultipath-fading channels,” IEEE Trans. Commun., vol. 44, no. 9, pp. 1163-1172, Sep. 1996.

• DPSK, DSSS system• Multipath fading channel• Pulse jamming• Antenna diversity, convolutional code • Soft limiting

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b.

항재밍 기법

클리핑 (Clipping) 및 이레이징 (Erasing) (cont.)

C. Baum and M. Pursley, “Erasure insertion in frequency-hop communications with fading and partial-band interference,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 46, no. 4, pp. 949-956, Nov. 1997.

• M-ary orthogonal signal, FHSS system• Rayleigh fading channel• Partial-band jamming• RS code• Bayesian test

( )( )

( )1

0

Minimize the Bayes' Risk :Erase the th symbol if

max | 1

|

t e

jk k

nj

ii

p pj

f s

f s

θ

θ−

=

+

< −

∑

y

y

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b.

항재밍 기법

필터링 (Filtering)

클리핑/이레이징은 구현이 간단하다는 장점이 있으나재밍 신호의 정보나 특성을 적극적으로 이용하지 않아서성능에 한계가 있음

필터링이란 신호에서 특정 성분을 제거하고 원하는 성분만을남기는 것

재밍 신호에 대한 정보 및 통계적 특성을 알고 있으면필터링을 통해 적극적으로 제거할 수 있음

Dig

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b.

필터링 (Filtering) (cont.)

항재밍 기법

Tc Tc Tc Tc

x x x x

+

+ ---

-

yi

xi+N xi+1 xi xi-1 xi-N

a-N a-1 a1 aN

( ) sin(2 1)1 [2 1 ]( ) 2 sin

out c

in c

SIR N TJG NSIR S T

+ Ω= = + − +

Ω

• DSSS system• Tone jamming• Transversal filter• To maximize output SINR E[yi

2]min = S + E[e2]min

• The improvement factor of the transversal filter

,

cos( )2 cos

i i c i

k opt

x d V iT na A k T

φ= + Ω + +

= Ω

L. Li and L. Milstein, “Rejection of narrow-band interference in PN spread-spectrum systems using transversal filters,” IEEE Trans. Commun., vol. 30, no. 5, pp. 925-928, May 1982.

Determined by substituting into Wiener equation

Jamming tone

Dig

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b.

필터링 (Filtering) (cont.)Three design criteria to set the tap weights for the transversal filter

To whiten the entire received signal

To whiten the noise and interference only (ex. decision feedback filters)

To place a deep notch at the frequency location of the interfering tone

항재밍 기법

Decision feedback receiver(criteria 2)

Tone jammer performance for a 4-tap filter under criteria 1,2, and 3

Tone jammer performance with varying amplitude

criteria 1

criteria 2

criteria 3

insufficient interference suppression

Dig

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b.

항재밍 기법

w

Interference spectrumSignal

spectrum

FourierTransform

InverseTransform

X MatchedFilter

s(t)+nw(t)+i(t)

H(w)

• DSSS system• Narrowband jamming• Low level, broad-band DS spectrum• High level, narrow-band jamming

Notch filter

Receiver block diagram for transform domain processing system Comparison of performance transform domain

processing and conventional DS receiver

L. Milstein, “Interference rejection techniques in spread spectrum communications,” Proc. IEEE, vol. 76, no. 6, pp. 657-671, Jun. 1988.

필터링 (Filtering) (cont.)

Dig

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b.

항재밍 기법

다중안테나 기법

다중 안테나

빔형성 연구의 한 부분으로 시작

공간 다중화 (spatial multiplexing)

시공간 부호 (space-time coding)

지향성 안테나 (Directional antenna)

특정 방향의 신호 세기를 증가시켜 송신하거나특정 방향으로 오는 신호를 제거 또는 잘 수신하도록 하는 것

링크 파워 향상과 신호 도달 범위 확장 이득

항재밍 효과 증대 및 저감청성 증대

빔형성 (beamforming)

desired UE

Side lobe

NULL

Main lobe

Weightcontrol

output

Matchedfilter

Matchedfilter

Matchedfilter

Weightcontrol

signal

Dig

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b.

항재밍 기법

다중안테나 기법 (cont.)

빔형성 (Beamforming)

Null steering beamformer

특정 방향으로부터의 신호를 제거

Optimal beamforming

출력 SNR을 최대화

Using reference signal

Wiener solution

Weightcontrol

output

Matchedfilter

Matchedfilter

Matchedfilter

Referencesignal

-

+Errorsignal

<Beamformer using reference signal>

10

10 0H

R sws R s

−

−=

( ) ( )1

MSE

z E x t r t

w R z−

⎡ ⎤= ⎣ ⎦

=

L. Godara, “Application of antenna arrays to mobile communications, Part II: Beam-forming and direction-of-arrival considerations,” Proc. IEEE, vol. 85, no. 8, pp. 1195-1245.

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b.

항재밍 기법

다중안테나 기법 (cont.)

C. Eşli and H. Deliç, “Antijamming performance of space-frequency coding in partial-band noise,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 55, pp. 466-476, Mar. 2006.

• OFDM system• Partial-band jamming• Space-frequency coding

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b.

항재밍 기법

Anti-jamming Filter

[w1 w2]Decision

Calculation of autocorrelation

function

Caculation[w1 w2]

Calculation of autocorrelation

function

1 1 2 2y w x w x= +1x

2xs$

( )yr τ

( )sr τ

( )sr τ$

• Consider a model with two receivers• Assumed that the data and jamming are zero-mean and independent• Cross-correlation between the data and jamming is zero • A blind method to get anti-jamming filter

R. Liu and R. Ying, “Anti-jamming filtering in the autocorrelation domain,” IEEE Signal Processing Letters, vol. 11, no 6, pp. 525-528, Jun. 2004.

다중안테나 기법 (cont.)

[ ]

[ ]

1 11 12

2 21 22

11 2

2

,

To remove the jamming, it is required 1 0

x h h sx h h j

x sy w w wH

x j

wH

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤=⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎡ ⎤ ⎡ ⎤

= =⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦⎣ ⎦

=

Dig

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b.

항재밍 기법

다중 반송파 기법OFDM (Orthogonal Frequency Division Multipliexing)

전술 통신에서도 점차 고속의 데이터 통신이 요구됨

주파수 효율이 좋은 OFDM이 주목 받음

WiBro를 전술 통신에 적용하기 위한 시도가 진행되고 있음

OFDM은 재밍에 취약하다는 단점을 가짐

기존의 연구는 대부분 SS 시스템 기반

OFDM에 적합한 항재밍 기법에 대한 연구 필요성 증대

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b.

Y. H. Kim et al., “Erasure decoding for LDPC-coded FH-OFDMA system in downlink cellular environments,” Electr. Letters, vol. 40, no. 22, pp. 1433-1434, Oct. 2004.

항재밍 기법

다중 반송파 기법 (cont.)

2Erase a symbol if l lr T≥

( )1

2 22,

0

Average noise variance1 L

w a l ll

r hL

σ−

=

= −∑

21

2 22 ,

1:

2 :

l l

l l w a

EC T T h

EC T h T σ

=

= +

• OFDMA system• Erasure decoding

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b.

항재밍 기법

다중반송파 기법 (cont.)

M. Asadullah and G. Stüber, “Soft-chip combining MIMO multicarrier CDMA antijam system,” Proc. MILCOM, pp. 1-7, Oct. 2006.

• MC-CDMA-CDD• Partial-band jamming• Soft-chip combining• Iterative receiver

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b.

항재밍 기법

OFDM-DSSS

OFDM 신호를 다시 시간 축에서DSSS를 적용

SS기법의 재밍 신호 억제 성질을 얻게 됨

Coded OFDM-DSSS

채널 코드를 추가하여 부호화 이득과 평균화 효과를 추가적으로얻음

Serialto

parallelIFFT CopierData Parallel

toserial

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b.

항재밍 기법

Coded OFDM-CDM

주파수 축에서 code-division multiplexing

L<N이면 SS기법처럼 재밍 신호 억제 효과

수신 기법

MMSE combining

Erasure combining

재밍이 걸린 chip을 combining 과정에서 제외

Iterative receiver

채널 디코딩 후의 정보를 combining 단계에 되먹여서 성능 향상

Serialto

parallel IFFT

Data

C0,0

C0,N-1

CL-1,0

CL-1,N-1

,0lc ,1lc ,2lc ,3lc , 1l Nc −

Jamming

Dig

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b.

항재밍 기법

Coded OFDM-CDM-DSSS

OFDM-CDM에 다시 시간축에서의 DSSS를 적용함으로써 재밍 억제효과 극대화

Serialto

parallel IFFT

Data

C0,0

C0,N-1

CL-1,0

CL-1,N-1

CopierParallel

toserial

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b.

항재밍 기법

네트워크 계층의 안정성(Network layer security )무선 애드혹 네트워크의 안정성을 위한 두 가지 접근 방법

전대처적 접근법 (Proactive approach)

네트워크 안정성에 대한 위협을 사전에 차단

다양한 암호화 기법을 사용

라우팅 메시지를 안전하게 하기 위해 대부분의 보안 라우팅에 적용

사후반응적 접근법 (Reactive approach)

위협을 사후에 발견하고 발견된 위협에 따라 대응

탐지 기술(detection technique)과 대응 계획(reaction scheme)사용

패킷 전송(packet forwarding)을 보호하기 위하여 적용

Dig

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munic

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b.

항재밍 기법

네트워크 계층의 안정성 (cont.)보안 애드혹 라우팅 규약 (The secure ad hoc routing protocols)

DSR(dynamic source routing protocol) , AODV(ad hoc on-demand distance vector protocol) 같은 기존의 애드혹 라우팅 규약에 보안성을 향상 시킴

라우팅 메시지에 암호 인증 (the cryptographic authentication )기술을 사용

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항재밍 기법

네트워크 계층의 안정성(cont.)보안화된 패킷 전송 (The secure packet forwarding)

ACK 기반 탐지 기법 (ACK-based detection)

악의적인 노드(malicious node)의 패킷 손실(packet dropping)을차단함

데이터 패킷이 성공적으로 수신한 종착 노드 (destination node)는ACK 를 전송함

ACK 손실의 수가 허용된 한계치를 넘는 겨우, 손상된 링크가 존재함을 알림

중간 노드(intermediate nodes)들로 하여금 암호화된 ACK를 소스노드로 전송하게 함으로서 경로 중에 존재하는 악의적인 노드를 구별

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항재밍 기법

네트워크 계층의 안정성(cont.)보안화된 패킷 전송 (cont.)

Localized detection

악의적 노드를 탐지

주변 노드(neighbor node)의 송신 신호를 알 수 있는 노드 사용

이전에 송신한 패킷과 주변 노드의 송신 신호를 비교 하여 악의적인노드를 탐지

악의적 노드를 발견 한 경우, 소스 노드에게 알림

S A B C Doverheard

watchdog node

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항재밍 기법

네트워크 계층의 안정성(cont.)보안화된 패킷 전송 (cont.)

Reaction

악의적인 노드가 탐지 기법에 의해 발견되면, 그 악의적 노드로 부터 네트워크를 보호 하기 위해 그에 대한 대응이 수행됨

예) The path-rater

네트워크 내의 각 노드에 의해 실행

각 노드는 자신이 알 수 있는 네트워크 내의 다른 노드에 대한 레이팅(rating) 정보를 유지함

우호적인 노드(well-behaved node)의 레이팅은 증가 시키고, 악의적인 노드의 레이팅은 감소 시킴

악의적인 노드들의 레이팅 정보를 결합하여 최적의 경로를 찾는 데에 이용함

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네트워크 계층의 안정성(Cont.)

To test utility of combinations of detection, reaction and extra route request

Assumed that nodes are in constant motion

① increases throughput by up to 27% compared to ③

① adds overhead to 12% compared to ③, and ② adds 6%

Using detection and reaction, we can achieve throughput gain without excessive overhead.

항재밍 기법

②

①

②

③

①

Fraction of misbehaving nodes

②③

Fraction of misbehaving nodes

①: Detection ON, Reaction ON, Extra route request ON

②: Detection ON, Reaction ON, Extra route request OFF

③: Detection OFF, Reaction OFF, Extra route request OFF

S. Marti et al, “Mitigating routing misbehavior in mobile Ad hoc networks,” ACM MOBICOM, 2002

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Conclusion

여러 재밍 신호 모형/항재밍 기법 존재재밍 신호 성질에 따라 항재밍 성능 달라짐

여러 항재밍 기법을 적응적으로 운용하는 기법에 대한 연구필요

OFDM 및 다중 안테나의 도입OFDM은 재밍에 취약함

OFDM에 적합한 항재밍 기법에 관한 연구 필요

다중 안테나와 결합된 효과적인 항재밍 기법 연구 필요

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ital C

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References

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C. Baum and M. Pursley, “Erasure insertion in frequency-hop communications with fading and partial-band interference,” IEEE Trans.Veh. Technol., vol. 46, no. 4, pp. 949-956, Nov. 1997.

L. Li and L. Milstein, “Rejection of narrow-band interference in PN spread-spectrum systems using transversal filters,” IEEE Trans.Commun., vol. 30, no. 5, pp. 925-928, May 1982.

L. Milstein, “Interference rejection techniques in spread spectrum communications,” Proc. IEEE, vol. 76, no. 6, pp. 657-671, Jun. 1988.

R. Liu and R. Ying, “Anti-jamming filtering in the autocorrelation domain,” IEEE Signal Processing Letters, vol. 11, no 6, pp. 525-528, Jun. 2004.

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C. Eşli and H. Deliç, “Antijamming performance of space-frequency coding in partial-band noise,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 55, pp. 466-476, Mar. 2006. Y. H. Kim et al., “Erasure decoding for LDPC-coded FH-OFDMA system in downlink cellular environments,” Electr. Letters, vol. 40, no.

22, pp. 1433-1434, Oct. 2004.

M. Asadullah and G. Stüber, “Soft-chip combining MIMO multicarrier CDMA antijam system,” Proc. MILCOM, pp. 1-7, Oct. 2006.

S. Marti et al, “Mitigating routing misbehavior in mobile Ad hoc networks,” ACM MOBICOM, 2002