Identification of mobile devices by correlation features of their signal spectra

Abstract

EN: Context. The mass spread of Wi-Fi networks is facilitated by the simplicity of their deployment, high speed, universality, and convenience of use. The development and dissemination of these networks continue despite a number of shortcomings. One of the shortcomings is their vulnerability to various types of attacks, including those based on the forgery (imitation) of identification data. At the same time, there are physical layer characteristics, knowledge of which expands the understanding of the network’s state, can contribute to increasing the reliability of network subscriber identification, and thus prevent a number of attacks. This research is aimed at the theoretical and practical substantiation of the possibility of their application. Objective. The aim of the study is to assess the application of detailed analysis of signal spectra emitted by devices connected to wireless Wi-Fi networks for their identification. To achieve this goal, it is necessary to analyze the experimentally measured spectra of wireless devices connected to the Wi-Fi network and evaluate the possibility of using the spectrum for the identification of mobile devices. Method. This work proposes a method for processing the results of measuring the spectra of Wi-Fi device emissions by evaluating the asymmetry coefficient of the Wi-Fi device spectrum’s cross-correlation function. Mathematical modeling was used to assess the effectiveness of the method. Results. The research results show that the minimum value of the asymmetry coefficient when comparing the template with different positions of one’s own device, and large values of the asymmetry coefficient when comparing templates with foreign spectra. Therefore, this characteristic can also be used for the identification of Wi-Fi devices. Conclusions. The research results suggest the possibility of applying the proposed method for the identification of mobile devices, which will qualitatively complement existing security models with another feature for detecting unauthorized access. UK: Актуальність. Масовому поширенню Wi-Fi мереж сприяє простота їх розгортання, висока швидкість, універсальність і зручність використання. Розвиток і поширення цих мереж триває, незважаючи на наявність ряду недоліків. Одним з недоліків є їх вразливість до різних видів атак, у тому числі, основаних на підробці (імітації) ідентифікаційних даних. Разом з тим існують ознаки фізичного рівня, знання яких розширює уявлення про стан мережі, може сприяти підвищенню надійності ідентифікації абонентів мережі і таким чином запобіганню ряду атак. Це дослідження направлене на теоретичне обґрунтування можливості їх застосування. Мета. Метою дослідження є оцінка застосування детального аналізу спектрів сигналів, випромінюваних пристроями, підключеними до безпровідних мереж Wi-Fi, для їх ідентифікації. Для досягнення поставленої мети необхідно на основі експериментально виміряних спектрів безпровідних пристроїв, підключених до мережі Wi-Fi, провести аналіз отриманих результатів та оцінити можливість використання спектра для ідентифікації мобільних пристроїв. Метод. В даній роботі запропоновано метод обробки результатів вимірювання спектрів випромінювання Wi-Fi пристроїв шляхом оцінки коефіцієнта асиметрії взаємокореляційної функції спектру Wi-Fi пристроїв. Для оцінки ефективності методу використовувалося математичне моделювання. Результати. Результати досліджень показують, що мінімальне значення коефіцієнта асиметрії при порівнянні шаблону з різними положеннями власного пристрою, і великі значення коефіцієнта асиметрії при порівнянні шаблонів з чужими спектрами. Отже, ця ознака також може бути використана для ідентифікації Wi-Fi пристроїв. Висновки. Результати досліджень говорять про можливість застосування запропонованого методу для ідентифікації мобільних пристроїв , що дозволить якісно доповнити існуючі моделі забезпечення безпеки ще однією ознакою виявлення несанкціонованого доступу.