Implementation and Performance Analysis of Black Hole Attacks on AODV in MANETs

Abstract

A Mobile Ad-hoc Network (MANET) is an infrastructureless network which consists of different number of mobile nodes that are active to establish a temporary network for the transmission of data from source to destination. MANETs are extensively used, but security issues have become one of the main concerns in networking environment. Black hole attack is one of the majority threats in network security. Black hole utilizes the routing protocol to declare itself of having the shortest path to the destination node, and drops the routing packets meant for the destination node, instead of forwarding this packet to its appropriate neighbors. In this thesis, we attempt to investigate the existing work about the black hole attacks in MANETs with Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) routing protocol. For the purpose of study, firstly original AODV protocol with one and two black holes is implemented in Network Simulator version 2 (NS-2). Then a modified AODV protocol as a simple solution to the black hole attacks is implemented with one back hole. Simulations are performed on the basis of Packet Delivery Ratio (PDR) and End-to-End Delay (EED) and the effect is analyzed for the original and modified AODV after adding the black hole nodes in the network. The simulation results show that PDR drops from 98.31% to 19.30% and 8.77% with one and two black holes respectively. However, by the use of modified AODV protocol PDR is achieved as 39.19%. The results also show that there is a marginal increase in the EED when black holes are included in the original AODV. By the use of modified AODV, EED is dropped from 0.28 ms to 0.12 ms. Keywords: MANET, AODV, Black Hole, Packet Delivery Ratio, End-to-End Delay

ÖZ: Gezgin alt yapısız ağlar (MANETs) çok sayıda gezgin cihazdan oluşan ve bir kaynaktan bir hedefe veri iletimi için alt yapıya ihtiyaç olmadan oluşturulan geçici ağlardır. Günümüzde MANET yaygın olarak kullanılmakta olup güvenlik sorunları başlıca problemlerden biri haline gelmiştir. Kara delik saldırıları, ağ güvenliğini tehdit eden en önemli tehlikelerden bir tanesidir. Kara delik düğümleri yönlendirme protokolünü kullanarak hedef düğüme en kısa yolun kendisi üzerinden geçtiğini ilan eder ve hedefe gönderilmiş olan paketlerin kendisi üzerinden geçmesini sağlayarak gelen paketleri hedefe yönlendirmek yerine imha eder. Bu tez çalışmasında, kara delik saldırılarının AODV yönlendirme protokolü kullanan MANET üzerindeki etkisi araştırılmış olup var olan çalışmalar incelemiştir. Tez çalışmasının amacı doğrultusunda ilk önce orijinal AODV yönlendirme protokolü bir ve iki kara delik içerecek şekilde Ağ Simülatörü NS-2 de uygulanmıştır. Daha sonra kara delik saldırılarına çözüm olarak önerilmiş olan geliştirilmiş AODV yönlendirme protokolü bir kara delik olduğu durumda uygulanmıştır. Orijinal ve geliştirilmiş AODV yönlendirme protokolünü içeren benzetim çalışmaları, ağa kara delik düğümleri eklenerek Paket Teslim Oranları (PDR) ve Noktalar Arası Gecikme (EED) süreleri ile incelenmiştir. Benzetim çalışmaları kara delik bulunmadığı ortamda %98.31 olan PDR’nin bir kara delik olduğu durumda %19.30, iki kara delik olduğu durumda %8.77’ye düştüğünü göstermiştir. Geliştirilmiş AODV yönlendirme protokolünün kullanılması ile PDR %39.19 olarak elde edilmiştir. Sonuçlar ayrıca kara deliklerin mevcut olduğu durumda EED de çok az bir artış olduğunu göstermiştir. Geliştirilmiş AODV yönlendirme protokolünün kullanılması ile EED 0.28 ms’den 0.12 ms’ye düşmüştür. Anahtar kelimeler: MANET, AODV, Kara Delik, Paket Teslim Oranı, Noktalar Arası Gecikme