A Secure Cooperative Sensing Protocol for Cognitive Radio Networks

Cognitive radio networks sense spectrum occupancy and manage themselves to operate in unused bands without disturbing licensed users. Spectrum sensing is more accurate if jointly performed by several reliable nodes. Even though cooperative sensing is an active area of research, the secure authentication of local sensing reports remains unsolved, thus empowering false results. This paper presents a distributed protocol based on digital signatures and hash functions, and an analysis of its security features. The system allows determining a final sensing decision from multiple sources in a quick and secure way.Las redes de radio cognitiva detectora de espectro se las arreglan para operar en las nuevas bandas sin molestar a los usuarios con licencia. La detección de espectro es más precisa si el conjunto está realizado por varios nodos fiables. Aunque la detección cooperativa es un área activa de investigación, la autenticación segura de informes locales de detección no ha sido resuelta, por lo tanto se pueden dar resultados falsos. Este trabajo presenta un protocolo distribuido basado en firmas digitales y en funciones hash, y un análisis de sus características de seguridad. El sistema permite determinar una decisión final de detección de múltiples fuentes de una manera rápida y segura.Les xarxes de ràdio cognitiva detectora d'espectre se les arreglen per operar en les noves bandes sense destorbar els usuaris amb llicència. La detecció d'espectre és més precisa si el conjunt està realitzat per diversos nodes fiables. Encara que la detecció cooperativa és una àrea activa d'investigació, l'autenticació segura d'informes locals de detecció no ha estat resolta, per tant es poden donar resultats falsos. Aquest treball presenta un protocol distribuït basat en signatures digitals i en funcions hash, i una anàlisi de les seves característiques de seguretat. El sistema permet determinar una decisió final de detecció de múltiples fonts d'una manera ràpida i segura

Securing dynamic itineraries for mobile agent applications

In this paper we present a novel mechanism for the protection of dynamic itineraries for mobile agent applications. Itineraries that are decided as the agent goes are essential in complex applications based on mobile agents, but no approach has been presented until now to protect them. We have conceived a cryptographic scheme for shielding dynamic itineraries from tampering, impersonation and disclosure. By using trust strategically, our scheme provides a balanced trade-off between flexibility and security. Our protection scheme has been thought always bearing in mind a feasible implementation, and thus facilitates the development of applications that make use of it. An example application based on a real healthcare scenario is also presented to show its operation

Fully Distributed Cooperative Spectrum Sensing for Cognitive Radio Networks

Cognitive radio networks (CRN) sense spectrum occupancy and manage themselves to operate in unused bands without disturbing licensed users. The detection capability of a radio system can be enhanced if the sensing process is performed jointly by a group of nodes so that the effects of wireless fading and shadowing can be minimized. However, taking a collaborative approach poses new security threats to the system as nodes can report false sensing data to force a wrong decision. Providing security to the sensing process is also complex, as it usually involves introducing limitations to the CRN applications. The most common limitation is the need for a static trusted node that is able to authenticate and merge the reports of all CRN nodes. This paper overcomes this limitation by presenting a protocol that is suitable for fully distributed scenarios, where there is no static trusted node

Metodología para el Desarrollo Automatizado de Aplicaciones Seguras Basadas en Agentes Móviles

En este trabajo presentamos una metodología para el diseño de aplicaciones basadas en agentes móviles seguros, y unas herramientas para aplicar esta metodología. Los recientes avances en el campo de la seguridad de los agentes móviles pueden desbloquear el uso de esta tecnología, pero falta aún superar la complejidad que suponen al programador de las aplicaciones. La metodología propuesta, y el uso de nuestras herramientas, permiten agilizar el proceso de diseño de arquitecturas criptográficas, y de los agentes que las utilizan. La implementación presentada es muy flexible, y permite utilizarse con cualquier plataforma de agentes que siga los estándares de IEEE-FIPA y que permita los esquemas de protección conducidos por agente.En aquest treball presentem una metodologia per al disseny d'aplicacions basades en agents mòbils segurs, i unes eines per aplicar aquesta metodologia. Els recents avenços en el camp de la seguretat dels agents mòbils poden desbloquejar l'ús d'aquesta tecnologia, però falta encara superar la complexitat que suposen el programador de les aplicacions. la metodologia proposada i l'ús de les nostres eines, permeten agilitzar el procés de disseny d'arquitectures criptogràfiques, i dels agents que les utilitzen. la implementació presentada és molt flexible, i permet la seva utilització amb qualsevol plataforma d'agents que segueixi els estàndards de IEEE-FIPA i que permeti els esquemes de protecció conduïts per agent.In this work a methodology for the design of applications based on secure mobile agents is presented, and several tools for applying this methodology

Attack classification schema for smart city WSNs

Peer-reviewedUrban areas around the world are populating their streets with wireless sensor networks (WSNs) in order to feed incipient smart city IT systems with metropolitan data. In the future smart cities, WSN technology will have a massive presence in the streets, and the operation of municipal services will be based to a great extent on data gathered with this technology. However, from an information security point of view, WSNs can have failures and can be the target of many different types of attacks. Therefore, this raises concerns about the reliability of this technology in a smart city context. Traditionally, security measures in WSNs have been proposed to protect specific protocols in an environment with total control of a single network. This approach is not valid for smart cities, as multiple external providers deploy a plethora of WSNs with different security requirements. Hence, a new security perspective needs to be adopted to protect WSNs in smart cities. Considering security issues related to the deployment of WSNs as a main data source in smart cities, in this article, we propose an intrusion detection framework and an attack classification schema to assist smart city administrators to delimit the most plausible attacks and to point out the components and providers affected by incidents. We demonstrate the use of the classification schema providing a proof of concept based on a simulated selective forwarding attack affecting a parking and a sound WSN.Las zonas urbanas de todo el mundo están poblando sus calles con redes de sensores inalámbricos (WSN) para alimentar sistemas informáticos de incipientes ciudades inteligentes con datos metropolitanos. En las futuras ciudades inteligentes, la tecnología WSN tendrá una presencia masiva en las calles, y la operación de los servicios municipales se basará en gran medida en los datos recopilados con esta tecnología. Sin embargo, desde un punto de vista de seguridad de la información, las WSN pueden tener fallos y pueden ser el objetivo de muchos tipos diferentes de ataques. Por lo tanto, esto plantea preocupaciones sobre la fiabilidad de esta tecnología en un contexto de ciudad inteligente. Tradicionalmente, se han propuesto medidas de seguridad en WSNs para proteger protocolos específicos en un entorno con control total de una sola red. Este enfoque no es válido para ciudades inteligentes, ya que múltiples proveedores externos implementan una gran cantidad de WSN con diferentes requisitos de seguridad. Por lo tanto, se debe adoptar una nueva perspectiva de seguridad para proteger las WSNs en ciudades inteligentes. En este artículo proponemos un marco de detección de intrusiones y un esquema de clasificación de ataques para ayudar a los administradores de ciudades inteligentes a delimitar los ataques más plausibles y señalar los componentes y los proveedores afectados por incidentes. Demostramos el uso del esquema de clasificación proporcionando una prueba de concepto basada en un ataque simulado de reenvío selectivo que afecta a un estacionamiento y un sonido WSN.Les zones urbanes de tot el món estan poblant els seus carrers amb xarxes de sensors sense fils (WSN) per alimentar sistemes informàtics d'incipients ciutats intel·ligents amb dades metropolitans. A les futures ciutats intel·ligents, la tecnologia WSN tindrà una presència massiva als carrers, i l'operació dels serveis municipals es basarà en gran mesura en les dades recopilades amb aquesta tecnologia. No obstant això, des d'un punt de vista de seguretat de la informació, les WSN poden tenir errors i poden ser l'objectiu de molts tipus diferents d'atacs. Per tant, això planteja preocupacions sobre la fiabilitat d'aquesta tecnologia en un context de ciutat intel·ligent. Tradicionalment, s'han proposat mesures de seguretat en xarxes de sensors sense fils per protegir protocols específics en un entorn amb control total d'una sola xarxa. Aquest enfocament no és vàlid per a ciutats intel·ligents, ja que múltiples proveïdors externs implementen una gran quantitat de WSN amb diferents requisits de seguretat. Per tant, s'ha d'adoptar una nova perspectiva de seguretat per protegir les WSNs en ciutats intel·ligents. En aquest article proposem un marc de detecció d'intrusions i un esquema de classificació d'atacs per ajudar els administradors de ciutats intel·ligents a delimitar els atacs més plausibles i assenyalar els components i els proveïdors afectats per incidents. Demostrem l'ús de l'esquema de classificació proporcionant una prova de concepte basada en un atac simulat de reenviament selectiu que afecta un estacionament i un so WSN

Generación de Agentes Móviles Seguros a partir de Itinerarios y Arquitecturas Criptográficas

En este trabajo presentamos un esquema para la creación de agentes móviles seguros a partir de una representación del itinerario que deben seguir, el código a ejecutar, y una especificación de la arquitectura criptográfica con la que estarán protegidos. Este tipo de agentes es muy útil en aplicaciones seguras, pero su programación resulta muy complicada. El esquema propuesto facilita enormemente esta tarea, automatizando el proceso a partir de especificaciones concretas. En la práctica hemos conseguido un sistema de generación de código de fácil utilización que permite, no sólo la programación de agentes móviles seguros, sino también la creación sencilla de nuevos esquemas criptográficos para la protección del código y los datos de los agentes. El sistema puede usarse para desarrollar aplicaciones de propósito general basadas en el framework de ejecución de agentes Jade.En aquest treball presentem un esquema per a la creació d'agents mòbils segurs a partir d'una representació de l'itinerari que han de seguir, el codi a executar, i una especificació de l'arquitectura criptogràfica amb què estaran protegits. Aquest tipus d'agents és molt útil en aplicacions segures, però la seva programació és molt complicada. L'esquema proposat facilita enormement aquesta tasca, automatitzant el procés a partir d'especificacions concretes. A la pràctica hem aconseguit un sistema de generació de codi de fàcil utilització que permet, no només la programació d'agents mòbils segurs, sinó també la creació senzilla de nous esquemes criptogràfics per a la protecció del codi i les dades dels agents. El sistema es pot utilitzar per construir aplicacions de finalitat general basades en el framework d'execució d'agents Jade.In this work we present a schema for the creation of the secure mobile agents from a representation of the itinerary which they must follow, the code to execute and the specification of the cryptographic architecture by which they will be protected

Desenvolupament d'un servei criptogràfic per a la plataforma JADE

El present projecte de fi de carrera té com a objectiu principal el desenvolupament d'un servei criptogràfic per a la plataforma JADE, perquè es puguin implementar agents mòbils autoprotegits. Aquest objectiu s'ha aconseguit dotant les plataformes amb un parell de claus asimètriques i facilitant a l'agent funcions que utilitzen la clau privada de la plataforma entre un gran ventall de funcions criptogràfiques diferents.El presente proyecto de fin de carrera tiene como objetivo principal el desarrollo de un servicio criptográfico para la plataforma JADE, para que se puedan implementar agentes móviles autoprotegidos. Este objetivo se ha logrado dotando las plataformas con un par de claves asimétricas y facilitando a la gente funciones que utilizan la clave privada de la plataforma entre un gran abanico de funciones criptográficas diferentes.This project has as main goal the development of a cryptography service for JADE platform, allowing the implementation of self-protected mobile agents. This goal has been accomplished equipping the platforms with an asymmetric key pair and facilitating to the agent functions that use the private key of the platform between a great set of different cryptographic functions

Extensió de l'entorn SMARD per permetre la depuració d'aplicacions basades en agents mòbils

Un dels principals obstacles per l'adopció dels agents mòbils, fins i tot per tasques per les quals s'ha demostrat la seva idoneïtat, és la dificultat de desenvolupar-los. Aquest projecte aporta solucions per ajudar en aquest procés. Més concretament, per provar agents i observar-ne el seu comportament en un entorn de simulació, abans d'executar-los en un escenari real. Hem afegit un depurador i un constructor d'agents mòbils a la interfície gràfica de disseny d'itineraris de l'entorn SMARD. Fent servir afegit aquests nous components, el programador pot dissenyar, construir i fer proves d'un agent mòbil des d'aquesta aplicació.Uno de los principales obstáculos para la adopción de los agentes móviles, incluso para tareas en las que se ha demostrado su idoneidad, es la dificultad de su desarrollo. Este proyecto aporta soluciones para ayudar a realizar este proceso. Más específicamente, para probar agentes y observar su comportamiento en un entorno de simulación, antes de ejecutarlos en un escenario real. Hemos añadido un depurador y un constructor de agentes móviles a la interfaz gráfica de diseño de itinerarios del entorno SMARD. Utilizando estos nuevos componentes, el programador puede diseñar, construir y probar un agente móvil desde esta aplicación.One of the most important handicaps for the adoption of mobile agents, even for tasks in which they have proved to be suitable, is the difficulty involving their development. This project provides solutions to help in this process. Specifically, to test them and watch their behaviour in a simulation environment before running them in a real-world scenario. We have added a debugger and an agent builder to the SMARD's itinerary designing interface. By using these new elements, the programmer is able to design, build and test a mobile agent from this application

Contributions to mobile agent protection from malicious hosts

La utilització d'agents mòbils en sistemes distribuïts comporta diverses avantatges. Les avantatges més freqüentment citades inclouen: reducció de la càrrega de la xarxa, decrement de la latència de les comunicacions, adaptació dinàmica, i millor suport per dispositius mòbils amb connexions intermitents, entre d'altres. No obstant, els beneficis oferts pels agents mòbils no han estat suficients per estimular el seu ús generalitzat. La raó principal per la qual els agents mòbils no han estat àmpliament adoptats encara, a pesar dels seus avantatges tecnològics, és que aquesta tecnologia comporta certs riscos de seguretat. S'han dut a terme molts avenços en la seguretat, la fiabilitat i la eficiència dels agents mòbils, però hi ha problemes de seguretat que encara romanen sense solució.El treball principal d'aquesta tesi gira en torn a la protecció dels agents mòbils contra els hostes maliciosos. Per tal de proporcionar una solució a alguns dels problemes de seguretat actuals, en primer lloc, s'ha presentat un protocol de protecció d'itineraris que suporta agents que viatgen lliurament. Els protocols de protecció d'itineraris proposats fins ara limiten la capacitat de l'agent de migrar a voluntat. Per tant, aquesta tesi presenta un protocol que permet als agents descobrir noves plataformes en temps d'execució, de tal manera que les aplicacions poden aprofitar tots els avantatges proporcionats per la tecnologia dels agents mòbils.En segon lloc, s'ha presentat un protocol que protegeix els agents mòbils d'atacs de re-execució externs. Els atacs de re-execució externs estan basats en tornar a enviar l'agent a la seva plataforma destí, per tal de forçar-lo a re-executar part del seu itinerari. El protocol proposat evita aquest tipus d'atacs sense limitar la capacitat de l'agent de visitar certes plataformes repetidament.Les solucions de seguretat presentades en aquesta tesi es basen en el fet que en molts, si no en la majoria, dels escenaris basats en agents mòbils podem trobar plataformes de confiança. Mitjançant la incorporació de plataformes de confiança en l'itinerari de l'agent, les solucions proposades proporcionen un compromís equilibrat entre seguretat i flexibilitat.Per tal de promoure el desenvolupament d'aplicacions basades en agents mòbils segurs, aquesta tesi també presenta un entorn de desenvolupament que facilita la implementació dels protocols de protecció d'agents proposats, així com altres solucions de seguretat.Several advantages have been identified in using mobile agents in distributed systems. The most frequently cited advantages include: reduction of network load, decrease in communication latency, dynamic adaptation, and better support for mobile devices with intermittent connections, among others. However, the benefits offered by mobile agents have not been sufficient to stimulate their widespread deployment. The main reason why mobile agents have not been widely adopted yet, despite their technological benefits, is their inherent security risks. Many breakthroughs have been achieved in the security, reliability and efficiency of mobile agents, but there are security issues still remaining unsolved.The core work of this thesis revolves around the protection of mobile agents against malicious hosts. In order to provide a solution to some of the current security issues, first of all, an itinerary protection protocol is presented that supports free-roaming agents. Itinerary protection protocols proposed to date limit the agent's ability to migrate at will. Therefore, this thesis presents a protocol that allows agents to discover new platforms at runtime, so that applications can take full advantage of the benefits provided by mobile agent itineraries.Second, a protocol is presented that protects mobile agents against external replay attacks. External replay attacks are based on resending the agent to another platform, so as to force the reexecution of part of its itinerary. The proposed protocol counters this kind of attacks without limiting the agent's ability to visit certain platforms repeatedly.The security solutions presented in this thesis are based on the fact that trusted platforms can be found in many, if not most, mobile agent-based scenarios. By incorporating trusted platforms in the agent's itinerary, the proposed solutions provide a balanced trade-off between security and flexibility.In order to promote the development of secure mobile agent-based applications, this thesis also presents a development environment that facilitates the implementation of the proposed agent protection protocols as well as other security solutions

Contributions to mobile agent protection from malicious hosts

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaLa utilització d'agents mòbils en sistemes distribuïts comporta diverses avantatges. Les avantatges més freqüentment citades inclouen: reducció de la càrrega de la xarxa, decrement de la latència de les comunicacions, adaptació dinàmica, i millor suport per dispositius mòbils amb connexions intermitents, entre d'altres. No obstant, els beneficis oferts pels agents mòbils no han estat suficients per estimular el seu ús generalitzat. La raó principal per la qual els agents mòbils no han estat àmpliament adoptats encara, a pesar dels seus avantatges tecnològics, és que aquesta tecnologia comporta certs riscos de seguretat. S'han dut a terme molts avenços en la seguretat, la fiabilitat i la eficiència dels agents mòbils, però hi ha problemes de seguretat que encara romanen sense solució. El treball principal d'aquesta tesi gira en torn a la protecció dels agents mòbils contra els hostes maliciosos. Per tal de proporcionar una solució a alguns dels problemes de seguretat actuals, en primer lloc, s'ha presentat un protocol de protecció d'itineraris que suporta agents que viatgen lliurament. Els protocols de protecció d'itineraris proposats fins ara limiten la capacitat de l'agent de migrar a voluntat. Per tant, aquesta tesi presenta un protocol que permet als agents descobrir noves plataformes en temps d'execució, de tal manera que les aplicacions poden aprofitar tots els avantatges proporcionats per la tecnologia dels agents mòbils. En segon lloc, s'ha presentat un protocol que protegeix els agents mòbils d'atacs de re-execució externs. Els atacs de re-execució externs estan basats en tornar a enviar l'agent a la seva plataforma destí, per tal de forçar-lo a re-executar part del seu itinerari. El protocol proposat evita aquest tipus d'atacs sense limitar la capacitat de l'agent de visitar certes plataformes repetidament. Les solucions de seguretat presentades en aquesta tesi es basen en el fet que en molts, si no en la majoria, dels escenaris basats en agents mòbils podem trobar plataformes de confiança. Mitjançant la incorporació de plataformes de confiança en l'itinerari de l'agent, les solucions proposades proporcionen un compromís equilibrat entre seguretat i flexibilitat. Per tal de promoure el desenvolupament d'aplicacions basades en agents mòbils segurs, aquesta tesi també presenta un entorn de desenvolupament que facilita la implementació dels protocols de protecció d'agents proposats, així com altres solucions de seguretat.Several advantages have been identified in using mobile agents in distributed systems. The most frequently cited advantages include: reduction of network load, decrease in communication latency, dynamic adaptation, and better support for mobile devices with intermittent connections, among others. However, the benefits offered by mobile agents have not been sufficient to stimulate their widespread deployment. The main reason why mobile agents have not been widely adopted yet, despite their technological benefits, is their inherent security risks. Many breakthroughs have been achieved in the security, reliability and efficiency of mobile agents, but there are security issues still remaining unsolved. The core work of this thesis revolves around the protection of mobile agents against malicious hosts. In order to provide a solution to some of the current security issues, first of all, an itinerary protection protocol is presented that supports free-roaming agents. Itinerary protection protocols proposed to date limit the agent's ability to migrate at will. Therefore, this thesis presents a protocol that allows agents to discover new platforms at runtime, so that applications can take full advantage of the benefits provided by mobile agent itineraries. Second, a protocol is presented that protects mobile agents against external replay attacks. External replay attacks are based on resending the agent to another platform, so as to force the reexecution of part of its itinerary. The proposed protocol counters this kind of attacks without limiting the agent's ability to visit certain platforms repeatedly. The security solutions presented in this thesis are based on the fact that trusted platforms can be found in many, if not most, mobile agent-based scenarios. By incorporating trusted platforms in the agent's itinerary, the proposed solutions provide a balanced trade-off between security and flexibility. In order to promote the development of secure mobile agent-based applications, this thesis also presents a development environment that facilitates the implementation of the proposed agent protection protocols as well as other security solutions