Centrally Reserved Access Model to the Medium in Digital Radio Communication Networks

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Currently, centrally reserved access to the medium in the digital radio communication networks of the IEEE 802.11 family standards is an alternative to random multiple access to the environment such as CSMA/CA and is mainly used in the transmission voice and video messages in real time. Centrally reserved access to the environment determines the scope of interest in it from attackers. However, the assessment of effectiveness of centrally reserved access to the environment under the conditions of potentially possible destructive impacts was not carried out and therefore it is impossible to assess the contribution of such impacts to the decrease in the effectiveness of such access. Also, the stage establishing of centrally reserved access to the environment was not previously taken into account. Analytical model development of centrally reserved access to the environment under the conditions of destructive influences in digital radio communication networks of the IEEE 802.11 family standards. A mathematical model of centrally reserved access to the environment has been developed, taking into account not only the stage of its functioning, but also the stage of formation under the conditions of destructive influences by the attacker. Moreover, in the model the stage of establishing centrally reserved access to the medium displays a sequential relationship of such access, synchronization elements in digital radio communication networks and random multiple access to the medium of the CSMA/CA type. It was established that collisions in the data transmission channel caused by destructive influences can eliminate centrally reserved access to the medium even at the stage of its establishment. The model is applicable in the design of digital radio communication networks of the IEEE 802.11 family of standards, the optimization of such networks of the operation, and the detection of potential destructive effects by an attacker.

About the authors

M. A Peregudov

Military Education-science Center of Military Aviation Forces "Military Aviation Academy Named for Prof. N.E. Zhukovsky and J.A. Gagarin" (MESC MAF "MAA")

Email: maxaperegudov@mail.ru
St. Bolshevikov str. д. 54А

A. S Steshkovoy

Military Education-science Center of Military Aviation Forces "Military Aviation Academy Named for Prof. N.E. Zhukovsky and J.A. Gagarin" (MESC MAF "MAA")

Email: 9515431635@mail.ru
St. Bolshevikov str. 54А

References

  1. Макеренко С.И. Подавление пакетных радиосетей со случайным множествен-ным доступом за счет дестабилизации их состояния // Журнал радиоэлектрони-ки. 2011. № 9. С. 2. URL: www.jre.cplire.ru/jre/sep11/4/text.pdf (дата обращения: 03.06.2020).
  2. Титов К.Д., Завалишина О.Н. Оценка помехоустойчивости системы связи стан-дарта IEEE 802.11ac при воздействии помех // Успехи современной радиоэлек-троники. 2019. № 12. С. 191–196.
  3. Deniau V et al. IEEE 802.11n Communications in the Presence of FrequencySweep-ing Interference Signals // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2017. vol. 59. no. 5. pp. 1625–1633.
  4. Scalia L., Tinnirello I., Giustiniano D. Side effects of ambient noise immunity tech-niques on outdoor IEEE 802.11 deployments // GLOBECOM. Proceedings of the Global Telecommunications Conference. 2008. pp. 1–6.
  5. Титов К.Д., Липатов А.О., Завалишина О.Н. Оценка помехоустойчивости системы связи стандарта IEEE 802.11n при воздействии помех с учётом структуры пакета передаваемых данных // Теория и техника радиосвязи. 2019. № 4. С. 95–107.
  6. Макаренко С.И. Динамическая модель системы связи в условиях функциональ-но-разноуровневого информационного конфликта наблюдения и подавления // Системы управления, связи и безопасность. 2015. № 3. С. 122–185.
  7. Аганесов А.В., Макаренко С.И. Модель воздушно-космической сети связи с иерархическим принципом ретрансляции информационных потоков // Радио-технические и телекоммуникационные системы. 2015. № 4. С. 43–51.
  8. Бойко А.А. Способ аналитического моделирования процесса распространения вирусов в компьютерных сетях различной структуры // Труды СПИИРАН. 2015. Вып. 5. С. 196–211.
  9. Бойко А.А., Обущенко Е.Ю., Щеглов А.В. Особенности синтеза полного множества тестовых способов удаленного информационно-технического воздействия на пространственно распределенные системы информационно-технических средств // Вестник Воронежского государственного университета. 2017. № 2. С. 33–45.
  10. Перегудов М.А., Бойко А.А. Модель процедуры случайного множественного доступа к среде типа S-ALOHA // Информационно-управляющие системы. 2014. № 6. С. 75–81.
  11. Перегудов М.А., Бойко А.А. Оценка защищенности сети пакетной радиосвязи от имитации абонентских терминалов на уровне процедуры случайного множе-ственного доступа к среде типа S-ALOHA // Информационные технологии. 2015. № 7. С. 527–534.
  12. Перегудов М.А., Семченко И.А. Оценка эффективности случайного множествен-ного доступа к среде типа ALOHA при голосовых соединениях, передаче слу-жебных команд, текстовых сообщений и мультимедийных файлов в условиях деструктивных воздействий // Труды СПИИРАН. 2019. Т. 18. № 4. С. 887–911.
  13. Перегудов М.А., Стешковой А.С., Бойко А.А. Вероятностная модель процедуры случайного множественного доступа к среде типа CSMA/CA // Труды СПИ-ИРАН. 2018. Вып. 4(59). С. 92–114.
  14. Перегудов М.А., Бойко А.А. Модель процедуры зарезервированного доступа к среде сети пакетной радиосвязи // Телекоммуникации. 2015. № 6. С. 7–15.
  15. Перегудов М.А., Бойко А.А. Модель процедуры управления питанием сети па-кетной радиосвязи // Телекоммуникации. 2015. № 9. С. 13–18.
  16. Перегудов М.А., Стешковой А.С. Модель централизованной синхронизации элементов сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA // Труды СПИИРАН. 2020. Т. 19. № 1. С. 128–154.
  17. Liu C., Qiu J. Performance study of 802.11w for preventing DoS attacks on wireless local area networks // Wireless personal communications. 2017. no. 95. pp. 1031–1053.
  18. Kaur J. Mac Layer Management Frame Denial of Service Attacks // International Conference on Micro-Electronics and Telecommunication Engineering. 2016. pp. 155–160.
  19. Filipek J., Hudec L. Securing mobile ad hoc networks using distributed firewall with PKI // IEEE 14th International Symposium on Applied Machine Intelligence and In-formatics. 2016. pp. 321–325.
  20. Yacchirena A. et al. Analysis of attack and protection systems in Wi-Fi wireless net-works under the Linux operating system // IEEE International Conference on Auto-matica. 2016. pp. 1–7.
  21. Liu C., Qiu J. Performance study of 802.11w for preventing DoS attacks on wireless local area networks // Wireless personal communications. 2017. no. 95. pp. 1031–1053.
  22. Noman H.A., Abdullah S.M., Mohammed H.I. An Automated Approach to Detect Deauthentication and Disassociation Dos Attacks on Wireless 802.11 Networks // In-ternational Journal of Computer Science Issues. 2015. vol. 12. pp. 1694–1784.
  23. Перегудов М. А., Стешковой А. С., Щеглов А. В. Описательная модель канально-го уровня сетей цифровой радиосвязи семейства стандартов IEEE 802.11 // Си-стемы управления, связи и безопасности. 2020. № 3. С. 203–221.
  24. Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifica-tions // IEEE Computer Society LAN MAN Standards Committee. 1997.
  25. IEEE standard for information technology–telecommunications and information exchange between systems local and metropolitan area networks–specific requirements PART 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications // IEEE Std. 802.11–2012. 2012. pp. 1–2793.
  26. IEEE Standards Association/IEEE Computer Society. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications; Amendment 4: En-hancements for Very High Throughput for Operation in Bands Below 6 GHz // IEEE Std. 802.11–2013. pp. 1–425.
  27. Kanjanavapastit A., Landfeldt B. An Analysis of a Modified Point Coordination Function in IEEE 802.11 // Proceedings of IEEE 14th Personal, Indoor and Mobile Radio Communications. 2003. vol. 2. pp. 1732–1736.
  28. Sikdar B. An analytic model for the delay in IEEE 802.11 PCF MAC based wireless networks // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2007. vol. 4. no. 6. pp. 1542–1560.
  29. Qiao D., Choi S., Soomro A., Shin G. Energy-Efficient PCF Operation of IEEE 802.11a Wireless LAN // Proc. IEEE INFOCOM. 2002. vol. 2. pp. 580–589.
  30. Guan Z., Yang Z. J., He M. Energy-efficient analysis of an IEEE 802.11 PCF MAC protocol based on WLAN // Journal of Ambient Intelligence & Humanized Compu-ting. 2018. pp. 1–11.
  31. Zheng G., Zhi-Jun Y., Min H. Energy-efficient analysis of an IEEE 802.11 PCF MAC protocol based on WLAN // Journal of Ambient Intelligence and Humanized Compu-ting. 2018. pp. 1–11.
  32. Eyadeh, A., Jarrah, M., Aljumaili, A. Modeling and simulation of performance limits in IEEE 802.11 point-coordination function // International Journal of Recent Tech-nology and Engineering. 2019. vol. 8(4). pp 5575–5580.
  33. Noman H.M. PCF and DCF Performances Evaluation for a Non Transition 802.11 Wireless Network using OPNET Modular // International Journal of Soft Computing and Engineering. 2017. vol. 7. pp. 2231–2307.
  34. Sarmah S., Sharma S.K. Performance Analysis of IEEE 802.11 WLANs by varying PCF, DCF and EDCF to Enhance Quality of service // International Journal of Com-puter Applications. 2016. pp. 138.
  35. Dhaliwal A.S. Analyzing the Impact of DCF and PCF on WLAN Network Standards 802.11a, 802.11b and 802.11g // Engineering and Technology, International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. 2013. no. 7. pp. 1594–1598.
  36. Chen D., Garg S., Kappes M., Trivedi K. Supporting VBR VoIP traffic in IEEE 802.11 WLAN in PCF mode // Avaya Laboratories. 2002. vol. 26. 538 p.
  37. Vishnevsky V., Lyakhov A. Analytical Study of IEEE 802.11 PCF for egional and Metropolitan Area Networks // Cybernetics and nformation Techbologies. 2005. vol. 5. no. 2. pp. 117–136.
  38. Liu Q., Zhao D., Zhou D. An analytic model for enhancing IEEE 802.11 point coordi-nation function media access control protocol // European transactions on telecommunications. 2011. vol. 22. pp. 332–338.
  39. Kaur I., Bala M., Bajaj H. Performance evaluation of wlan by varying PCF, DCF and enhanced DCF slots to improve quality of service // IOSR Journal of Computer Engi-neering. 2012. vol. 2. pp. 29–33.
  40. Shigeo S., Daiki T. Bistable Behavior of IEEE 802.11 Distributed Coordination Func-tion // 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communica-tions. 2019. pp. 1–6.
  41. Burton M. 802.11 Arbitration // Certified Wireless Network Professional Inc. Durham. 2009. 24 p.
  42. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2018614894 Российская Федерация. Программный комплекс оптимизации работы сетей радиосвязи; правообладатели и авторы А.А. Бойко, М.А. Перегудов, И.А. Семченко, А.С. Стешковой. – № 2018612052; заявл. 05.03.2018; опубл. 19.04.2018.
  43. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2019665751 Российская Федерация. Программный комплекс диагностирования сетей цифровой радиосвязи; правообладатели и авторы М.А. Перегудов, И.С. Дегтярев, А.Я. Уманский, И.А. Семченко, А.С. Стешковой, А.В. Щеглов. – № 2019664891; заявл. 21.11.2019; опубл. 28.11.2019.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».