论文读后感——LASeR: Lightweight Authentication and Secured Routing for NDN IoT in Smart Cities

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论文题目: LASeR: Lightweight Authentication and Secured Routing for NDN IoT in Smart Cities

论文作者、单位: New Mexico State University/新墨西哥州立大学

发表的会议或者期刊: IEEE Internet of Things Journal

论文关键字: ICN, IoT, secure onboarding, secure routing, networking, smart cities

论文摘要原文: Recent literature suggests that the Internet of Things(IoT) scales much better in an Information-Centric Networking(ICN) model instead of the current host-centric Internet Protocol (IP) model. In particular, the Named Data Networking (NDN) project (one of the ICN architecture flavors) offers features exploitable by IoT applications, such as stateful forwarding, innetwork caching, and built-in assurance of data provenance.Though NDN-based IoT frameworks have been proposed, none have adequately and holistically addressed concerns related to secure onboarding and routing. Additionally, emerging IoT applications such as smart cities require high scalability and thus pose new challenges to NDN routing. Therefore, in this work, we propose and evaluate a novel, scalable framework for lightweight authentication and hierarchical routing in the NDN IoT (NDNoT). Our ns-3 based simulation analyses demonstrate that our framework is scalable and efficient. It supports deployment densities as high as 40,000 nodes/km2 with an average onboarding convergence time of around 250 seconds and overhead of less than 20 KiB per node. This demonstrates its efficacy for emerging large-scale IoT applications such as smart cities

论文摘要中文: 最近的文献表明,物联网(IoT)在以信息为中心的网络(ICN)模型中比以主机为中心的因特网协议(IP)模型中更好。特别是,命名数据网络(NDN)项目(ICN架构风格之一)提供了IoT应用程序可利用的功能,例如状态转发,网络缓存和数据来源的内置保证。虽然提出了很多基于NDN的IoT框架,目前还没有充分和全面地解决了与节点安全登录系统和路由有关的问题。另外,像智能城市这样的新兴的物联网应用需要很高的可扩展性,从而对NDN路由构成新的挑战。因此,在这项工作中,我们提出并评估了NDN IoT(NDNoT)中的轻量级认证和分级路由的新型可扩展框架。我们基于ns-3的模拟分析表明我们的框架是可扩展和高效的。它支持高达40,000个节点/ km2的部署密度,平均入场收敛时间约为250秒,每个节点的开销小于20 KiB。这证明了其对新兴大型IoT应用(如智能城市)的有效性

研究问题、关键问题: 1、目前的物联网框架没有考虑网络初始化时节点安全登录和路由的问题 2、对于智慧城市这样非常大的物联网场景,路由器的FIB的可扩展性成为一个很大的问题

研究动机、研究意义: 很多文献都提出了基于NDN的物联网框架,但是却从没有考虑过网络初始化、路由发现及节点安全性。同时,目前的文献并没有将节点验证和路由结合在一起考虑,大家都认为这是两个加以区分的过程。将节点验证和路由这两个过程区分开可能会带来额外的开销

研究内容(算法、方法、技术、模型): 提出一个轻量级的验证和安全路由的框架,关键研究点在于基于DDAOG拓扑的节点认证和路由发现

研究结论、主要贡献: 提出了基于NDN的轻量级节点验证和安全路由结合的框架,同时通过分层级的方式实现路由的可扩展性

创新点、创新性: 本文提出的框架将节点验证和路由结合在一起,我认为是本文的创新点。

技术难点: 如何基于有向无环图拓扑及节点本身属性(如ID等)设计节点验证及路由方式

对本人工作的启发: 本文实现路由是借鉴了IP中RPL路由的思想,将拓扑类比为一个有向无环图。但是基于这个框架 产生了两个新的问题,一是有向无环图根节点的开销很大,可能存在能量负载均衡的问题;二是基于有向无环图的拓扑需要维护上行和下行两条路径,在本框架中同时提出了一个DIB的数据结构,通过FIB表和DIB表同时决策如何转发,增加了路由和转发的复杂性,会带来节点额外的开销

进一步研究思路 (Future Work):

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论文原文:https://arxiv.org/abs/1703.08453

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