Таныгин Максим Олегович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой информационной безопасности
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Maxim О. Tanygin, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of Fundamental and Applied Computer Science Department
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Плугатарев Алексей Владимирович, аспирант кафедры информационной безопасности
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Aleksey V. Plugatarev, Post-Graduate Student of Fundamental and Applied Computer Science Department
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Егоров Сергей Иванович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры вычислительной техники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Sergey I. Egorov, Dr. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Professor of Computer Engineering Department
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Локтионов Аскольд Петрович, доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Researcher ID: P-5434-2015
Askold P. Loktionov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor of the Department of Power Supply
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Researcher ID: P-5434-2015
Целью исследования является создание метода определения источника сообщений в приёмнике, позволяющего на основе анализа характеристик распределения времени поступления сообщений повысить достоверность определения источника.
Методы. Аутентификация источника сообщений происходит на основе статистического анализа значений метаданных, которыми в данном исследовании и являются интервалы времени между сообщениями. За основу модели обработки метаданных взята известная модель поступления сообщений от целевого источника в сетях LoRaWAN. При этом определение источника производилось с помощью методов кодирования в режиме сцепления блоков, которые обеспечивают более высокую достоверность идентификации для сообщений небольшой длины, характерных для указанного типа сетей. С помощью численного моделирования были определены закономерностей изменения характеристик времени поступления сообщений в случае возникновения ошибки идентификации. Так же сформулировано правило принятия решения в случае невозможности проведения аутентификации на основе обработки содержимого идентификационных полей. Исследования показали эффективность применения модели определения источника в различных диапазонах параметров формирования последовательностей сообщений.
Результаты. Итогом проведенных исследований является разработка метода аутентификации, основанного на анализе времени поступления сообщений на приёмник, который отличается тем, что в качестве анализируемых данных использует характеристики распределения моментов высоких порядков для рядов временных задержек. Его использование в сочетании с методами кодирования в режиме сцепления сообщений обеспечивает снижение вероятности возникновения ошибки единичной замены сообщения в последовательности в 4 - 6 раз, по сравнению с методами, выполняющими идентификацию только по результатам обработки идентификаторов самих сообщений.
Заключение. Результат экспериментальных исследований показал возможность при помощи разработанного метода повысить достоверность определения аутентичности источника сообщений, возможность снижения числа переспросов, возникающих при обнаружении ошибок, возможность уменьшения размеров дополнительных полей идентификаторов в каждом сообщении. Результирующий эффект будет выражаться в общем повышении пропускной способности канала связи между удаленными компонентами распределенной системы.
Purpose of research is to create a method for determining the source of messages in the receiver, which allows, based on the analysis of the characteristics of the distribution of the time of receipt of messages, to increase the reliability of determining the source.
Methods. Authentication of the message source is based on statistical analysis of metadata values, which in this study are the time intervals between messages. The metadata processing model is based on the well-known model of receiving messages from the target source in LoRaWAN networks. At the same time, the source was determined using coding methods in the block coupling mode, which provide higher identification reliability for short-length messages characteristic of the specified type of networks. With the help of numerical modeling, the patterns of changes in the characteristics of the time of receipt of messages in the event of an identification error were determined. The decision-making rule is also formulated in case of impossibility of authentication based on processing the contents of identification fields. Studies have shown the effectiveness of the application of the source detection model in various ranges of parameters for the formation of message sequences.
Results. The result of the conducted research is the development of an authentication method based on the analysis of the time of receipt of messages to the receiver, which differs in that it uses the characteristics of the distribution of moments of high orders for a series of time delays as the analyzed data. Its use in combination with coding methods in the message concatenation mode reduces the probability of a single message replacement error in a sequence by 4-6 times, compared with methods that perform identification only based on the results of processing the identifiers of the messages themselves.
Conclusion. The result of experimental studies has shown the possibility of using the developed method to increase the reliability of determining the authenticity of the source of messages, the possibility of reducing the number of reinquiries that occur when errors are detected, the possibility of reducing the size of additional identifier fields in each message. The resulting effect will be expressed in a general increase in the bandwidth of the communication channel between remote components of a distributed system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.