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Securing cell scheduling function in TSCH-based industrial IoT networks
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AI
DOI：10.1016/j.adhoc.2025.103864.png)
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摘要
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6TiSCH是一种广泛应用于工业物联网应用的低功耗网络标准，它提供高可靠性通信和低延迟。时隙调度是6TiSCH网络中的关键组件之一，因为它根据时间和信道分配策略确定数据包传输调度。IETF发布了最小调度函数（MSF）及其相关的6top（6P）协议，用于动态管理时隙调度。然而，在文献中，6TiSCH架构的安全性，特别是MSF及其相关6P协议中的漏洞，尚未得到充分探讨。本文识别了MSF和6P协议中存在的漏洞，并证明了两种不同类型攻击的可行性，即时隙耗尽攻击和调度不稳定攻击。在这两种攻击中，攻击者的主要目的是通过执行不必要的和错误的6P事务来消耗调度资源并使调度不稳定。这些攻击扰乱了受害节点的通信调度以及其后续节点的调度，从而导致调度不稳定、可靠性降低和能耗增加。IETF标准化的最小安全框架无法处理对MSF的此类攻击。因此，本文提出了一种综合策略（SCSF-WELA），结合基于规则的方法和弱估计学习自动机（WELA）来检测和防止攻击者的恶意行为。所提出的解决方案集成到标准MSF中，而无需额外的通信开销。通过使用6TiSCH模拟器进行广泛仿真，我们验证了这些攻击的影响是显著的，它们可以使60节点网络中的调度不稳定性增加四倍，6P消息开销增加42%。此外，所提出的SCSF-WELA缓解措施在那些攻击下显示出在网络安全稳定性、能效和整体性能方面的显著改进。
Keyword:
6TiSCH network
TSCH
Link scheduling
6P protocol
Minimal Scheduling Function