Performance Analysis of Large Scale Peer-to-Peer Overlays using Markov Chains

In this paper we consider the problem of targeted attacks in large scale peer-to-peer overlays. Targeted attacks aimed at exhausting key resources of targeted hosts to diminish the target node capacity to provide or receive services. To defend the system against such attacks, we rely on clustering and implement induced churn to preserve randomness of nodes identifiers so that adversarial predictions are impossible. We propose robust join, leave, merge and split operations to discourage brute force denial of services and pollution attacks. We show that combining a small amount of randomization in the operations, and adequately tuning the sojourn time of peers in the same region of the overlay allows to decrease the effect of targeted attacks at cluster level, but more importantly to prevent pollution propagation in the whole overlay. Key-words: Clusterized P2P Overlays, Adversary, Churn, Collusion, Markov chains. Analyse de Performance des réseaux grande échelle à l’aide des Châınes de Markov Résumé : Dans ce rapport nous considérons le problème des attaques ciblées dans les réseaux logiques sousjacents aux rèseaux grande échelle. La prèsence de comportements malveillants à donner lieu à la construction d’infrastructures logiques robustes à de tels comportements. Cependant, il est communément supposé que la proportion de noeuds malveillants est à tout moment, et n’impote où dans le système est borne et la borne connue. Dans ce rapport nous ne faisons pas de telles hypothèses et nous proposons diverses techniques pour défendre le système contre de telles attaques. Notre construction est validée par analyse. Mots clés : Pair-à-pair, adversaire, churn, collusion, Châınes de Markov * CNRS UMR 6074 IRISA, [email protected], ADEPT INRIA IRISA ** INRIA Rennes Bretagne-Atlantique, [email protected], DIONYSOS INRIA IRISA *** Supélec, [email protected], SSIR Equipe Sécurité des Systèmes d’Information et Réseaux EA 4039 **** Supélec, frédé[email protected]élec.fr, SSIR Equipe Sécurité des Systèmes d’Information et Réseaux EA 4039 c ©IRISA – Campus de Beaulieu – 35042 Rennes Cedex – France – +33 2 99 84 71 00 – www.irisa.fr in ria -0 05 46 03 9, v er si on 1 13 D ec 2 01 0