Robuste Detektion von bösartigem Verhalten in verteilten Funknetzen.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere Forschung im Rahmen dieses Projektes hat sich vor allem auf zwei Aspekte konzentriert, nämlich 1. die Entwicklung und Auswertung von Methoden zum Durchfuhren von Berechnungen unter Minimierung der aufgewendeten Kommunikationsressourcen und der verursachten Latenz, und 2. die Sicherung solcher Berechnungsmethoden gegen mögliche Angreifer. Beide Aspekte sind essentielle Voraussetzungen, um Malware und Angriffe in Funknetzen in dezentraler Weise detektieren zu können: Punkt 1 ist nötig, da solche Detektionsalgorithmen auf der Basis von verteilt im Netz vorliegenden Daten arbeiten und sowohl mit geringer Latenz als auch ohne Beeinträchtigung der Hauptaufgaben des Funknetzes durch übermäßigen Ressourcenverbrauch durchgeführt werden müssen. Punkt 2 ist nötig, da die Detektionsalgorithmen ihrerseits gegen mögliche Angriffe geschützt werden müssen. Wir haben mehrere Methoden zur verteilten Durchführung von Berechnungsaufgaben mit hoher Effizienz und Skalierbarkeit unter Ausnutzung der Überlagerungseigenschaft des Drahtloskanals entwickelt. • Wir haben verteilte Versionen zweier verschiedener, weit verbreiteter iterativer Methoden zur Berechnung der Eigenwerte von Matrizen entwickelt. Diese dezentralen Algorithmen sind für große Funknetze geeignet und nicht so anfällig für einzelne Ausfallpunkte wie die zentralisierten Versionen. • Wir haben Methoden zur verteilten Berechnung linearer und nichtlinearer Funktionen im Funkkanal entwickelt und analysiert. Unter den untersuchten Anwendungen sind die verteilte Berechnung der Labeling-Funktionen bestimmter Support Vector Machines und von ML-Modellen, die auf Boosting basieren. Solche Modelle sind sowohl zur Anomaliedetektion als auch für viele andere Aufgaben geeignet. • Wir haben Ergebnisse zur Channel Resolvability publiziert und sie als Werkzeug genutzt, um unsere verteilten Berechnungsmethoden mit Hilfe von Friendly Jamming gegen Lauscher zu schützen. Mit diesen Ergebnissen konnten wir wesentliche Fortschritte in Richtung des Ziels, Verteidigungsmechanismen gegen Angriffe in Drahtlosnetzen zu entwickeln, machen. Da viele der dazu entwickelten Werkzeuge allgemeiner Natur sind, bestehen allerdings auch vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten außerhalb der für dieses Projekt anvisierten Forschungsfelder. Dadurch haben sich vielfältige neue Forschungsrichtungen innerhalb unserer Gruppe ergeben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Decentralized eigenvalue algorithms for distributed signal detection in wireless networks. IEEE Transactions on Signal Processing, 63(2):427–440, 2014
Federico Penna and Slawomir Stańczak
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Energy-efficient classification for anomaly detection: The wireless channel as a helper. In 2016 IEEE International Conference on Communications (ICC). IEEE, 2016
K. Ralinovski, M. Goldenbaum, and S. Stańczak
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MAC resolvability: First and second order results. In 2017 IEEE Conference on Communications and Network Security (CNS), pages 560–564. IEEE, 2017
Matthias Frey, Igor Bjelaković, and Slawomir Stańczak
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Resolvability on continuous alphabets. In 2018 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), pages 2037–2041. IEEE, 2018
Matthias Frey, Igor Bjelakovic, and Slawomir Stanczak
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Over-the-air computation in correlated channels. IEEE Transactions on Signal Processing, 69:5739–5755, 2021
Matthias Frey, Igor Bjelaković, and Slawomir Stańczak
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Over-the-air computation in correlated channels. In 2020 IEEE Information Theory Workshop (ITW). IEEE, 2021
Matthias Frey, Igor Bjelaković, and Slawomir Stańczak
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Towards secure over-the-air computation. In 2021 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), pages 700–705. IEEE, 2021
Matthias Frey, Igor Bjelaković, and Slawomir Stańczak
