Comparação analítica dos esquemas de autenticação em sistemas P2P de live streaming

Abstract

As aplicações de live streaming em redes P2P têm grande potencial de crescimento, em popularidade e qualidade, mas são potencialmente vulneráveis ao ataque de poluição de conteúdo. Tal ataque corresponde a qualquer adulteração de áudio e/ou vídeo na mídia transmitida buscando ludibriar espectadores. A autenticação de blocos do fluxo de dados contínuo (stream) permite a detecção de conteúdo poluído e a possível identificação de pares maliciosos na rede P2P. A literatura contém diversas propostas de autenticação baseadas em assinatura digital leve e em amortização de assinatura digital. O presente trabalho, como nenhum anterior, compara tanto os esquemas de assinatura leve quanto os de amortização sob diferentes perspectivas de qualidade de transmissão (vídeos convencionais e de alta definição) em redes P2P de live streaming através da formularização analítica dos mesmos. Para isto, é feita uma comparação quantitativa de sobrecargas e nível de segurança, observando fenômenos e identificando desafios de pesquisa que precisarão ser vencidos. Particularmente, para avaliar a viabilidade dos esquemas, foi definido um coeficiente que leva em consideração o tempo total de transmissão e o custo computacional proporcionado pelo esquema estudado. Como uma das conclusões inéditas dessa análise, o esquema PARM2 obteve o melhor desempenho dentre os esquemas leves de assinatura. Já em relação aos esquemas de amortização, o Linear Digests se sobressaiu entre os demais. Por fim, foi analisada uma solução baseada na amortização de um esquema de assinatura leve, algo também inédito. A partir dessa análise em particular, foi possível observar que a autenticação é viável apenas com baixos e médios níveis de segurança em transmissões convencionais. Além disso, a partir dos resultados foi possível observar que o esquema de amortização Linear Digests deve ser utilizado isoladamente apenas em transmissões convencionais. Por fim, o esquema PARM2, se utilizado individualmente, não apresenta valores de coeficiente aceitáveis para os cenários estudados.

P2P live streaming applications have great potential for improvements in terms of popularity as well as quality. However, they are subject to pollution attacks, in which a malicious user tampers with audio/video of streams in order to trick other users. The authentication of blocks in a stream allows the detection of pollution in received content and can lead to the identification of malicious users. The literature includes several proposals of light digital signature schemes and amortization schemes. Our work, unlike previous ones, compares both amortization schemes and light signature schemes under di erent perspectives of transmission quality (convencional and high definition videos) in P2P live streaming by formulating equations for them. For such, it quantitatively compares overheads and security levels during P2P streaming sessions, identifying research challenges to be faced. In particular, to assess the viability of such schemes, we defined a coe cient that takes into account the total transmission time and computational cost provided by such scheme. As one of the novel findings of our analysis, the scheme PARM2 showed the best performance among light signature schemes. With respect to amortization, Linear Digests was the most e cient. Finally, we analyzed a solution based on the amortization of a light signature. From this particular analysis, we observed that the authentication is only feasible in conventional transmissions with low and medium security leves. In addition, the amortization scheme Linear Digests must be used in isolation only in conventional transmissions. Finally, the scheme PARM2, if used alone, has no acceptable coe cient values for the studied scenarios.