АНАЛИЗ ПРОТОКОЛА MQTT НА АТАКИ «ОТКАЗ В ОБСЛУЖИВАНИИ»

Исследованы атаки «отказ в обслуживании» при эксплуатации сетей «Интернет вещей» с протоколом MQTT. Протокол предназначен для многоадресной рассылки данных, в том числе телеметрии, поэтому потенциально может быть использован для атак вида «отказ в обслуживании». Представлен обзор исследований по данной проблематике. В отличие от существующих подходов проверена гипотеза о возможности использования для атак не только publish-сообщений, но и сообщений вида connect и subscribe. Проведен анализ влияния обработки множества сообщений на производительность системы. Представлена экспериментальная установка на платформе Raspberry Pi 3 и брокера Moquette. Показано, что сеть «Интернет вещей» в рассмотренной конфигурации подвержена атакам «отказ в обслуживании». Наиболее вероятными сценариями действий потенциального зло- умышленника являются: создание большого потока запросов на подключение и на подписку; генерация большого потока сообщений publish при большом количестве получателей. Подобные варианты развития событий являются опасными с точки зрения информационной безопасности и повышают вероятность таких угроз как отсутствие доступа к информации и нарушение порядка передачи сообщений. Традиционно атаки подобного характера относят к виду «отказ в обслуживании». Показано, что актуальной задачей является разработка методов и средств защиты от этого вида атак при использовании сетей «Интернет вещей» с протоколом MQTT в качестве основного прокола передачи данных.

1.  Эванс Д. Интернет вещей. Как изменится вся наша жизнь на очередном витке развития Всемирной сети. Cisco IBSG, 2011. 14 с.

2.  Соколов М.Н., Смолянинова К.А., Якушева Н.А. Проблемы безопасности Интернет вещей: обзор // Вопросы кибербезопасности. 2015. № 5(13). С. 32–35.

3. Гришенцев А.Ю., Коробейников А.Г. Проектирование и технологическая подготовка сетей станций вертикального зондирования ионосферы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. Т. 13. № 3(85). С. 61–66.

4. Гришенцев А.Ю., Коробейников А.Г. Средства интероперабельности в распределенных геоинформационных системах // Журнал радиоэлектроники. 2015. № 3. С. 19.

5. Kliarsky A. Detecting Attacks Against The “Internet of Things”. SANS Institute Information Security Reading Room, 2017. 36 p.

6. Albalawi U., Joshi S. Secure and trusted telemedicine in Internet of Things IoT // Proc. 4^th IEEE World Forum on Internet of Things (WF-IoT). 2018. P. 30–34. doi: 10.1109/WF-IoT.2018.8355206

7. Wazid M., Das A.K., Khan M.K., Al-Ghaiheb A.A.-D., Kumar N., Vasilakos A.V. Secure authentication scheme for medicine anti-counterfeiting system in IoT environment // IEEE Internet of Things Journal. 2017. V. 4. N 5. P. 1634–1646. doi: 10.1109/JIOT.2017.2706752

8. Коновалова С.В., Миронов А.Н. Вопросы информационной безопасности интернета вещей // ИТ-СТАНДАРТ. 2016. № 4(9). С. 37–39.

9. Liang L., Zheng K., Sheng Q., Huang X. A Denial of service attack method for an IoT system // Proc. 8^th International Conference on Information Technology in Medicine and Education (ITME 2016). 2016. P. 360–364. doi: 10.1109/ITME.2016.0087

10. Chen Q., Chen H., Cai Y., Zhang Y., Huang X. Denial of service attack on IoT system // Proc. 9^th International Conference on Information Technology in Medicine and Education (ITME 2018). 2018. P. 755–758. doi: 10.1109/ITME.2018.00171

11. Fuchs P. DoS Detection in NodeRED. Bachelor Thesis University of Passau, 2015. 81 p.

12. McDermott C., Majdani F., Petrovski A.V. Botnet detection in the Internet of Things using deep learning approaches // Proc. of the International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN 2018). 2018. P. 8489489. doi: 10.1109/IJCNN.2018.8489489

13. Moustafa N., Turnbull B., Choo K-K.R. An ensemble intrusion detection technique based on proposed statistical flow features for protecting network traffic of Internet of Things // IEEE Internet of Things Journal. 2019. V. 6. N 3. P. 4815–4830. doi: 10.1109/JIOT.2018.2871719

14. Abdul-Ghani H.A., Konstantas D., Mahyoub M. A Comprehensive IoT attacks survey based on a building-blocked reference model // International Journal of Advanced Computer Science and Applications. 2018. V. 9. N 3. P. 355–373. doi: 10.14569/IJACSA.2018.090349

15. Andy S., Rahardjo B., Hanindhito B. Attack scenarios and security analysis of MQTT communication protocol in IoT system //  Proc. 4^th International Conference on Electrical Engineering, Computer Science and Informatics (EECSI). 2017. P. 600–604. doi: 10.11591/eecsi.4.1064

16. Дикий Д.И., Артемьева В.Д. Протокол передачи данных MQTT в модели удаленного управления правами доступа для сетей Интернета // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 1. С. 109–117. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-1-109-117

17. Perrone G., Vecchio M., Pecori R., Giaffreda R. The day after mirai: a survey on MQTT security solutions after the largest cyber-attack carried out through an army of IoT devices // Proc. 2^nd International Conference on Internet of Things, Big Data and Security (IoTBDS 2017). 2017. P. 246–253. doi: 10.5220/0006287302460253

18. Chifor B., Bica I., Patriciu V. Mitigating DoS attacks in publish-subscribe IoT networks // Proc. 9^th International Conference on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI 2017). 2017. P. 1–6. doi: 10.1109/ECAI.2017.8166463

19. Meidan Y., Bohadana M., Mathov Y., Mirsky Y., Shabtai A., Breitenbacher D., Elovici Y. N-BaIoT – Network-based detection of IoT botnet attacks using deep autoencoders // IEEE Pervasive Computing. 2018. V. 17. N 3. P. 12–22. doi: 10.1109/MPRV.2018.03367731

20.  Koroniotis N., Moustafa N., Sitnikova E., Turnbull B. Towards the development of realistic botnet dataset in the Internet of Things for network forensic analytics: Bot-IoT dataset // Future Generation Computer Systems. 2019. V. 100. P. 779–796. doi: 10.1016/j.future.2019.05.041

21. Фам В.Д., Юльчиева Л.О., Киричек Р.В. Исследование протоколов взаимодействия интернета вещей на базе лабораторного стенда // Информационные технологии и телекоммуникации. 2016. Т. 4. № 1. С. 55–67.

22. Kim J.Y., Holz R., Hu W., Jha S. Automated analysis of secure Internet of Things protocols // Proc. 33^rd Annual Computer Security Applications Conference (ACSAC 2017). 2017. P. 238–249. doi: 10.1145/3134600.3134624

23. Долгушев Р.А., Киричек Р.В., Кучерявый А.Е. Обзор возможных видов и методов тестирования Интернет вещей // Информационные технологии и телекоммуникации. 2016. Т. 4. № 2. С. 1–11.

24. Fehrenbach P. Messaging Queues in the IoT under pressure // Computational Science and Its Applications, ICCSA. 2018. P. 1–9.

25. Handosa M., Gračanin D.Performance evaluation of MQTT-based internet of things systems // Proc. 2017 Winter Simulation Conference (WSC 2017). 2017. P. 4544–4545. doi: 10.1109/WSC.2017.8248196

26. Firdous S.N., Baig Z., Valli C., Ibrahim A. Modelling and evaluation of malicious attacks against the IoT MQTT protocol // Proc. 10^th IEEE International Conference on Internet of Things, iThings 2017, 13^th IEEE International Conference on Green Computing and Communications, GreenCom 2017, 10^th IEEE International Conference on Cyber, Physical and Social Computing, CPSCom 2017 and the 3^rd IEEE International Conference on Smart Data, Smart Data. 2017. P. 748–755. doi: 10.1109/iThings-GreenCom-CPSCom-SmartData.2017.115

27. Bao C., Guan X., Sheng Q., Zheng K., Huang X. A Tool for Denial of Service Attack Testing in IoT // Proc. 8^th International Conference on Information Technology in Medicine and Education (ITME). 2016. P. 1–6.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License