Secure time synchronization in wireless wensor networks (WSNs)

Abstract

La plupart des applications de l'Internet des objets basées sur les réseaux de capteurs sans-fil nécessitent une synchronisation de temps précise pour assurer une exécution correcte. Dans un environnement hostile, la protection de la synchronisation de temps contre les attaques par injection d'informations de temps incorrectes est primordiale. Les nœuds malicieux peuvent diffuser des estampilles incorrectes afin de réduire la précision de l’ensemble du réseau. La méthodologie de synchronisation basée sur le principe seulement-récepteur (RO) permet d’obtenir une grande précision tout en réduisant le nombre de messages de synchronisation par rapport aux autres méthodes. Cependant, la méthode RO est vulnérable aux pannes de nœuds et ne prend en charge qu’une seule référence, ce qui la rend imprécise en présence de MNs. Nous apportons trois principales contributions: premièrement, nous proposons le protocole E-SPBS, une version améliorée du protocole SPBS précédemment proposé. SPBS est un protocole de synchronisation de temps sécurisée qui sécurise la méthodologie RO en utilisant la cryptographie asymétrique. E-SPBS permet un estampillage authentifié au niveau de la couche MAC sur des interfaces radio à haut débit. Les résultats expérimentaux montrent que l’erreur de synchronisation est plus élevée et instable. Deuxièmement, nous proposons un nouveau modèle de synchronisation de temps qui étend la méthodologie RO afin d’améliorer la robustesse contre les pannes de nœuds et les attaques malicieux. Les résultats de comparaison indiquent que le modèle proposé introduit un faible coût de communication. Enfin, nous proposons SRST, un nouveau protocole de synchronisation de temps sécurisé contre les attaques par injection d'informations de temps incorrectes. Les résultats de simulation démontrent que SRST offre de meilleures performances que les protocoles existants, atteignant une précision de synchronisation de moins de 1 µs et accélérant le temps de convergence d'un facteur 31,25 par rapport au meilleur protocole connu. SRST a également prouvé son efficacité contre les attaques par injection d'informations de temps incorrectes, détectant avec succès des erreurs de 6 µs avec un taux de réussite de 100 % et garantissant que les déviations entre les horloges des capteurs, causées par les attaques, ne dépassent pas 6 µs.