การประยุกต์ทฤษฎีเกมในการวิเคราะห์ความปลอดภัยของการจัดเส้นทางแบบเฟ้นสุ่มในโครงข่ายไร้สายแบบเมชที่มีสายอากาศระบุทิศทาง

Abstract

ในวิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอระเบียบวิธีการจัดหาเส้นทางแบบเฟ้นสุ่มเพื่อป้องกันการดักฟังและส่งสัญญาณรบกวนข้อมูลในโครงข่ายไร้สายแบบเมชด้วยสายอากาศระบุทิศทางที่ใช้โมเดลแบบโคน โดยทฤษฎีเกมได้สามารถหารูปแบบเส้นทางแบบเฟ้นสุ่มที่ดีที่สุดที่ทำให้ค่าความคาดหวังของจำนวนเซสชั่นที่ปลอดภัย (expected number of secure sessions: ESS) สูงที่สุดภายใต้สถานการณ์ที่โครงข่ายถูกโจมตีอย่างร้ายแรงได้ ในวิทยานิพนธ์นี้ได้จำลองเกมโครงข่ายไร้สายแบบเมชเป็นแบบเกมเล่นสองคนที่มีผลรวมเป็นศูนย์ โดยผู้เล่นสองคนแบ่งเป็น ผู้เล่นฝ่ายป้องกันโครงข่ายและผู้เล่นฝ่ายที่มาโจมตีโครงข่าย ซึ่งผู้เล่นฝ่ายป้องกันทำหน้าที่เลือกรูปแบบการส่งข้อมูลแบบทรีด้วยความน่าจะเป็นค่าต่าง ๆ เพื่อให้ค่า ESS มีค่ามากที่สุด ในทางกลับกันผู้เล่นฝ่ายโจมตีจะเลือกตำแหน่งในการโจมตีด้วยความน่าจะเป็นค่าต่าง ๆ เพื่อให้ค่า ESS ต่ำที่สุด จากการหาผลเฉลยทำให้ค่าของเกมนั้นสามารถการันตีจำนวนเซสชั่นที่ปลอดภัยเสมอได้ไม่ว่าผู้โจมตีจะโจมตีแบบใด จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการใช้สายอากาศระบุทิศทางทำให้ค่า ESS สูงกว่าในกรณีที่ใช้สายอากาศรอบทิศทางเสมอในแบบจำลองเดียวกัน ยิ่งไปกว่านั้นการลดค่าบีมวิดท์ของสายอากาศระบุทิศทางในการดักฟังข้อมูลสามารถเพิ่มค่า ESS เฉพาะกรณีของการส่งข้อมูลฝั่งขาลงเท่านั้นและโครงข่ายจะต้องมีขนาดไม่เล็กจนเกินไป ในทางกลับกันกรณีการส่งข้อมูลฝั่งขาขึ้นถ้าต้องการจะเพิ่ม ESS จะต้องเพิ่มจำนวนเกตเวย์แทน และจากผลการทดลองของโครงข่ายสุ่มแสดงให้เห็นว่ากรณีการส่งข้อมูลฝั่งขาขึ้นนั้นจะถูกโจมตีได้ร้ายแรงกว่าฝั่งขาลง ซึ่งจากการวิเคราะห์ค่าชี้วัด ESS นี้จะเป็นประโยชน์ในการออกแบบโครงข่ายไร้สายแบบเมชที่มีความทนทานต่อการถูกโจมตีได้ในอนาคต