Design and Implementation of the Extended Routing Information Protocol for Mobile Ad-Hoc Networks in Linux

Master's Thesis , 2012 , 76 Pages

Computer Science - Software

A Mobile Ad-hoc Network (MANET) is a network that can be established with no fixed infrastructure. This means that all its nodes behave as routers and take part in its discovery and maintenance of routes to other nodes in the network. Its routing protocol has to be able to cope with the new challenges that a MANET creates such as node mobility, security maintenance, quality of service, limited bandwidth and limited power supply. These challenges set new demands on MANET routing protocols, like low overhead operation, routing security and best path selection.
This Thesis deals with the design and implementation of the Extended Routing Information Protocol (ERIP) for mobile ad-hoc networks in Linux. ERIP is a proactive protocol, characterized by low overhead operation, best path selection based on hop count, loop free working and routing security. Raw sockets are used for exchange of routing information, whereas data exchange happens via TCP or UDP sockets as required by the application. Low overhead operation of ERIP is guaranteed by using the incremental dump strategy. Incremental dumping of the routing table is realized by scheduling only partial updates, instead of full. The routing table is encrypted before broadcast using a simple shared key algorithm to provide routing security.
The routing functionality of the implemented protocol is tested by first running ERIP on two laptops and using VLC media player to stream multimedia data between the laptops. The two laptops were then moved out of range of each other and intermediate nodes (laptops) were brought in that were running the same routing protocol. The data was communicated over multiple hops in near real time. The best path selection property was proved by setting up a network of ERIP nodes that had multiple paths between source and destination with different hop counts. The implemented protocol consistently routed data through the path that had the least hop count. Porting the developed protocol to the Linux kernel would allow it be part of the standard Linux distribution. Also, more complex cryptography algorithms can be implemented to provide data and routing security.

Inhaltsverzeichnis

• Acknowledgements
• Abstract
• Table of Contents
• List of Tables
• List of Figure
• Abbreviations
• Chapter 1: Introduction
  • 1.2 Motivation
  • 1.3 Organisation of the Thesis
• Chapter 2: Routing and Security in MANETs
  • 2.1 Introduction to MANETs
  • 2.2 Routing Approaches in Mobile Ad-hoc Network
  • 2.3 Characteristics of MANETs
  • 2.4 Advantages and Disadvantages of MANETs
  • 2.5 Applications of MANETs
  • 2.6 MANET Vulnerabilities
  • 2.7 Babel:
    • 2.7.1 Babel on Wireless Networks:
    • 2.7.2 Babel has the following Features:
  • 2.8 Security Goals for MANETs
  • 2.9 Types of Routing Security Attacks
  • 2.10 Issues and Challenges in Security Provisioning
  • 2.11 Security Approaches in MANETs
  • 2.12 Security Architecture for MANETs
  • 2.13 Conclusion
• Chapter 3: Literature Survey
  • 3.1 Literature Review
  • 3.2 Summary of Literaturereview
• Chapter 4: Problem Statement
  • 4.1 Aim
  • 4.2 Project Objectives
  • 4.3 Methodology
• Chapter 5: Design and Implementation of ERIP
  • 5.1 System Requirements
    • 5.1.1 Computing Resources
    • 5.1.2 Software Requirements
  • 5.2 Functional Requirements
  • 5.3 Non-Functional Requirements
  • 5.4 Design of ERIP
    • 5.4.1 State Diagram
  • 5.5 Flowcharts for ERIP Routing Protocol
  • 5.6 Netfilter Hooks
  • 5.7 Netfilter Architecture:
  • 5.8 Design Decisions for the Implementation of ERIP
  • 5.9 Table Entries of ERIP's Routing Table
  • 5.10 Implementation of the ERIP Initialization Function
    • 5.10.1 Receiver
    • 5.10.2 Sender
    • 5.10.3 RREQ, RREP and RERR
    • 5.10.4 Time interval
    • 5.10.5 Neighbour node:
  • 5.11 Conclusion
• Chapter 6: Testing and Validation
  • 6.1 Testing the Developed Protocol
  • 6.2 Unit Testing
  • 6.3 System Testing
  • 6.4 Testing the Developed Protocol
  • 6.5 Configuration of the ERIP Protocol in Linux
• Chapter 7: Results and Discussion
  • 7.1 Functional Test Results
  • 7.2 Testing of ERIP in Live Scenarios:
  • 7.3 Conclusion
• Chapter 8: Conclusion
  • 8.1 Summary
  • 8.2 Conclusions
  • 8.3 Recommendations for Future Work
• References

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Dissertation befasst sich mit der Gestaltung und Implementierung des Extended Routing Information Protocol (ERIP) für mobile Ad-hoc-Netzwerke (MANETs) unter Linux. Das Hauptziel ist die Entwicklung eines Routing-Protokolls mit geringem Overhead, das sowohl Hop-to-Hop- als auch End-to-End-Sicherheit bietet. Die Arbeit untersucht die Notwendigkeit von spezialisierten Routing-Protokollen für MANETs und die kritische Anforderung an sichere Routing-Mechanismen.

• Routing-Protokolldesign für MANETs
• Sicherheitsaspekte in MANETs
• Implementierung des ERIP-Protokolls unter Linux
• Bewertung der Leistung und Sicherheit des ERIP-Protokolls
• Zukünftige Forschungsrichtungen für die Verbesserung von Routing-Protokollen in MANETs

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 2 bietet einen Überblick über Routing-Konzepte und Sicherheitsbedrohungen in MANETs. Es werden verschiedene Routing-Ansätze, einschließlich proaktiver und reaktiver Strategien, sowie die Herausforderungen der Bereitstellung von Sicherheit in dynamischen und ressourcenbeschränkten Umgebungen erläutert. Kapitel 3 präsentiert eine umfassende Literaturrecherche zu aktuellen Routing-Protokollen für MANETs, wobei die Stärken und Schwächen der bestehenden Ansätze hervorgehoben werden. Kapitel 4 definiert die Problematik, die Ziele und die Methodik der Dissertation. Kapitel 5 beschreibt detailliert die Architektur und Implementierung des ERIP-Protokolls, einschließlich der Verwendung von Netfilter-Hooks für die Umleitung von Paketen und der Verwendung von Raw-Sockets für den Austausch von Routing-Informationen. Kapitel 6 dokumentiert die Test- und Validierungsverfahren für das ERIP-Protokoll, einschließlich der Durchführung von Unit-Tests und Systemtests, um die Funktionalität und Leistung des Protokolls zu überprüfen. Kapitel 7 präsentiert und diskutiert die Ergebnisse der Tests, wobei die Effizienz, Skalierbarkeit und Sicherheit des ERIP-Protokolls in realen Szenarien hervorgehoben werden. Schließlich fasst Kapitel 8 die wichtigsten Erkenntnisse der Dissertation zusammen, zieht Schlussfolgerungen und gibt Empfehlungen für zukünftige Forschungsarbeiten im Bereich der Routing-Sicherheit in MANETs.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen mobile Ad-hoc-Netzwerke (MANETs), Routing-Protokolle, Extended Routing Information Protocol (ERIP), Sicherheit, Kryptographie, Netfilter, Linux, Implementierung, Performance-Bewertung, Skalierbarkeit, zukünftige Forschungsrichtungen.

• College: Coventry University (MSRSAS - computer science and networking)
• Course: Design and Implementation of the Extended Routing Information Protocol[ERIP] for Mobile Ad-hoc Networks in Linux
• Author: Ravikumar Putta (Author)
• Publication Year: 2012
• Pages: 76
• Catalog Number: V199886
• ISBN (eBook): 9783656323303
• ISBN (Book): 9783656324553
• Language: English
• Tags: design, implementation, extended, routing, information, protocol, mobile, ad-hoc, networks, linux