I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   2 1 0 1 ~ 2 1 0 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 4 . p p 2 1 0 1 - 2108          2101       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   So urce  b a sed S ec urity Is sues   in  W DM  Sys te m s       A.   Ant w iwa a ,   A.   K u m a r,   A.   K   J a is wa l   De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   S a m   Hig g in Bo tt o m   Un iv e rsit y   o f   A g ri c u lt u re   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 8 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u n   6 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J u n   2 0 ,   2 0 1 7       T h e   issu e   o f   se c u rit y   h a b e c o m e   a   b ig g e h e d d le  f o a ll   tele c o m m u n ica ti o n   c o m p a n ies   to   c li m b   in   th is  e ra   w h e re   in f o r m a ti o n   h u n g ry   c u st o m e rs  a r e   in c re a sin g   d a il y .   Un a u th o rize d   u se rs  a re   f in d in g   n o v e w a y o a c c e ss in g   in f o rm a ti o n   o f   o th e rs  a n d   th e re b y   a tt a c k in g   th e   re q u isit e   leg it i m a te  u se rs’   in f o rm a ti o n   a c c o u n ti n g   to   se c u rit y   th re a ts.   In   th i w o rk ,   tw o   f o rm s   o f   W DM   s y ste m   a tt a c k w il l   b e   c o n sid e re d .   T h e se   a tt a c k s in c lu d e   a   c lo n e   so u rc e   b a se d   a tt a c k   w h e r e   th e   a d v e rsa r y   tri e s   to   re p li c a te  th e   tran s m it ted   sig n a o f   th e   leg it ima te  u se b y   tran s m it ti n g   a th e   sa m e   wa v e len g th   a n d   p o w e a n d   th e   d if f e re n w a v e len g th   so u rc e   b a se d   a tt a c k   w h e re   th e   a d v e rs a r y   tra n sm it   a a   w a v e len g th   d iff e r e n f ro m   th a t   o f   th e   leg it i m a te   u se th e re b y   c re a ti n g   in tera c ti o n   e f f e c ts  ig n it in g   se c u rit y   is su e s.  F in a ll y ,   a   si m u latio n   o f   th e   o u tco m e   w il b e   c o n sid e re d   a n d   t h e   re su lt in g   o u t p u w il b e   a n a ly z e d .   K ey w o r d :   A d v er s ar y   A ttac k   C lo n e   Secu r it y   So u r ce   b ased     Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An ita  An t w i w aa ,     Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,   Sa m   Hi g g i n   B o tto m   U n i v er s it y   o f   Ag r icu lt u r T ec h n o lo g y   a n d   Scien ce ,   2 1 1 0 0 7 ,   A llah ab ad ,   R e w R o a d ,   I n d ia .   E m ail: a n itaa n t w i w aa @ y ah o o . co m       1.   I N T R OD U C T ION   W av elen g t h   d iv i s io n   m u ltip le x in g   ( W DM )   h a s   th ca p ab ili t y   o f   tr a n s m itt in g   o n to   s in g le  o p tical  f ib er   m u ltip le  n u m b er   o f   s ig n als  w it h   d if f er en w a v elen g t h .   Dif f er en in f o r m at io n   c h an n e ls   ca n   b ad d ed   o r   ex tr ac ted   at  d i f f er e n lo ca tio n   b y   e m p lo y in g   th s er v ice s   o f   ad d /d r o p   m u ltip le x er .   T h is   ad d s   f le x ib ilit y   to   th e   W DM   s y s te m   [ 1 - 3 ] .     W DM   s y s te m   u p o n   it s   n u m er o u s   ad v a n ta g es a ls o   f ac es a   lo t   o f   s ec u r it y   t h r ea ts .   Secu r it y   h as b ec o m m aj o r   co n ce r n   to   to d ay s   telec o m m u n icatio n .   C o m p a n i es  ar s tr iv i n g   to   f i n d   w a y s   o f   p r o tectin g   t h in te g r it y   o f   t h d ata  o f   t h eir   c u s to m er s .   Am id s t   all  s tr iv e s ,   d ata  th e f h as  i n cr ea s ed   e x p o n en t iall y   w it h i n   t h e   y ea r s .   Sev er al  r ev ie w   liter at u r es  in   [ 4 - 8 ]   h av d is cu s s ed   s o m t h eo r etica m et h o d s   w h i ch   ca n   b u s ed   to   d etec t so m e   attac k s   w h ich   an   attac k er   ca n   i n f lict   u p o n   t h i n f r astr u ctu r e   o f   a n   a ll o p tical  n et w o r k .   T h attac k s   co n s id er ed   in cl u d tr af f ic  a n a l y s i s ,   d ata  d ela y ,   s er v ice  d en i al,   ea v esd r o p p in g ,   q u al it y   o f   s er v ice  d eg r ad atio n   an d   s p o o f i n g .   A ttac k s   h a s   b ee n   ca te g o r ized   in to   3   t y p es   [ 9 - 1 1 ]   n a m el y   d ir ec at tack   w h er th e   attac k er   ai m s   at  th e   tr an s m is s io n   n et w o r k ,   o p tical  a m p li f ier s   a n d   o p tical  tr an s m is s io n   to   ca u s j a m m i n g ,   g ain   co m p etit io n   an d   f ib er   cu r e s p ec tiv el y .   T h attac k er   ca n   al s o   ai m   at   ce r tain   n et w o r k   ele m e n t s   to   ca u s e   i n d ir ec cr o s s   tal k ,   u n a u t h o r ized   ac ce s s   th r o u g h   t h u s o f   ad d /d r o p   p o r ts   an d   in te n tio n al  cr o s s talk   p r o p ag ati o n   f r o m   p r ec ed in g   b lo ck s   a n d   th i s   i s   k n o w n   a s   i n d ir ec t a ttack .   T h las t c ate g o r y   i s   w h er th e   an o m alie s   ca u s ed   b y   th e   s i g n if ican t   ch an g es   i n   t h q u al it y   o f   s i g n al  m i m ic  a n   ad v er s ar y   b u t h e y   ar ac tu a ll y   n o t   an   ad v er s ar y .   T h is   is   ca l led   p s eu d o - attac k s .   Fi g u r 1   r ep r esen t s   d ir ec a ttack   w h er t h i n tr u d er s   s i g n al   h a s   a f f ec t ed   o th er   leg iti m ate  u s er s   w h o   d o   n o t sh ar co m m o n   p h y s ical  co m p o n e n ts   v ia  cr o s s   talk   [ 9 ] .     T h is   w o r k   w i ll  co n s id er   s o u r ce   b ased   attac k   ( SB A )   w h e r th attac k er   ca p italizes  o n   th in p u s o u r ce   w it h in   p ar ticu lar   n et w o r k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     2 1 0 1     2 1 0 8   2102     Fig u r e   1 .   Dir ec t a ttack   v ia  i n - b an d   cr o s s   talk .       2.   O VE RVI E O F   WDM   T h in cr ea s o f   th d e m an d   f o r   d ata  h as  ca lled   f o r   an   in cr ea s in   th d ata  ca r r y in g   ca p ac it y   o f   th e   n et w o r k   a s   w e ll  as   an   i n cr ea s in   th e   s p ee d   an d   th e   q u alit y   o f   s er v ice  o f   t h n et w o r k .   T h er is   th er e f o r a   n ee d   f o r   tec h n o lo g y   w h ic h   c an   u tili ze   t h e x is tin g   d e v ices  b y   m a k i n g   u s o f   th c h a n n e l.  W DM   m u ltip le x es   m u ltip le  o p tical  ca r r ier   s ig n a ls   o n to   s in g le  f ib er   v ia  th u s e   o f   d if f er e n t o p tical  w av ele n g t h s .     Fig u r 2   r ep r esen ts   W DM   s y s te m   w h ich   tr a n s m it s   an d   r ec eiv es  f iv d if f er e n w a v elen g t h s .   I n cr ea s in g   t h n u m b er   o f   w av elen g th s   o f   t h ch a n n el  ca n   le ad   to   d ec r ea s in   ch an n el  s p ac in g .   T h d ec r ea s i n   th c h an n el  s p ac in g   b r ee d s   f o u r - w a v m i x i n g   ( FW M)   an d   c r o s s   p h ase  m o d u la tio n   ( XP M)   w h ic h   i s   tr i g g er ed   b y   i m p a ir m e n ts   d u e   to   n o n - li n ea r it y   o f   t h f ib er   [ 1 2 ] .   T h ese  i m p air m en ts   af f ec t s   t h o v e r all   p er f o r m a n ce   o f   th s y s te m   a n d   cr ea te  lo o p h o les f o r   s ec u r it y   v u l n er ab ilit ie s   o f   th n et w o r k .           Fig u r e   2.   W DM   s y s te m   w it h   f iv tr an s m itter s   a n d   f i v r ec eiv er s       3.   E XI ST I N G   AT T ACK S A N I T E F F E C T   O WDM   SYST E M S   T h er ar v ar io u s   f o r m s   o f   attac k s   t h at  ca n   ef f ec W D s y s te m .   So m o f   t h ese  att ac k s   h av e   ad v er s ef f ec o n   W DM   s y s te m s   to   t h e x te n o f   ca u s in g   s e r v ice  d is tr u p tio n .   T h ese  attac k s   w ill  b r ev ie w ed   in   th is   s ec t io n .   A ttac k s   w as   s t u d ied   u n d er   th r ee   ca teg o r ies  [ 8 ]   b y   co n s id er in g   A ll  o p tical  Net w o r k   ( A O N) .   T h ese   attac k s   i n cl u d es  I n - b an d   J am m i n g   m et h o d   w h er t h attac k er   in ter f er   w ith   t h s i g n al  to   r ed u ce   th ef f ec ie n c y   o f   th n et w o r k   t h er eb y   ca u s in g   s er v ice  d is tr u p tio n .   T h s ec o n d   m e th o d   co n s id er ed   w as  an   o u t - of - b an d   j am m i n g   m et h o d   w h er th attac k er   r e d u ce s   th e   ef f icie n c y   o f   th co m m u n icat io n   s ig n al  co m p o n e n v i a   m ak in g   u s o f   t h leak y   co m p o n en ts   o r   cr o s s - m o d u latio n   ef f ec to   ca u s e   s er v ice  d is r u p tio n .   Fi n all y ,   t h au th o r   co n s id er ed   an   u n au t h o r ized   o b s er v atio n   w h er th cr o s s tal k     leak in g   f r o m   ad j ce n s ig n al  is   li s ten ed   b y   th at tack er   u s in g   a   s h ar ed   r e s o u r ce s   in   o r d er   to   ac ce s s   th in f o r m at io n   tr a n s m it ted .   T h is   m et h o d   lead s   to   ea v esd r o p p in g .   An o th er   f o r m   o f   attac k   is   as   r esu lt  o f   th ex p lio tatatio n   o f   th ch ar ac ter i s tics   o f   t h v ar io u s   co m p o n e n t s   i n   W DM   s y s te m   [ 9 ] .   So m o f   t h co m p o n en t s   co n s id er ed   w er t h e   o p tical  f ib er   a n d   t h e   a m p li f ier s .   T ap p in g   w a s   p er f o r m ed   b y   ex p lio ti n g   th n o n - li n ea r itie s   o f   t h f ib er   u s in g   cr o s s - p h as e   m o d u latio n   an d   R a m an   ef f ec w h ic h   h as t h te n d en c y   o f   ca u s in g   a m p li f icatio n   o r   atten u ati o n   o f   s ig n al  o n   o n e   w a v ele n g t h   b y   th ad j ac en w av elen g t h .   I w as  d ed u ce d   th a an   attac k er   ca n   tak ad v a n ta g o f   th cr o s s tal k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S o u r ce   b a s ed   S ec u r ity  I s s u es in   W D M S ystems   ( A .   A n tw iw a a )   2103   ef f ec ts   a n d   p r o p ag ate  m ali cio u s   s ig n al  u n to   t h f ib er   w h ic h   ca n   d ec r ea s t h q u al it y   o f   s er v ice.   Gai n   co m p e n s at io n   w as a l s o   u s ed   a s   m ea n s   o f   at tack   b y   i n j ec tin g   s i g n al  w it h   d if f er en w a v el en g t h   i n to   th f ib er   d u r in g   th p u m p i n g   s ta g a n d   th i n j ec ted   s ig n al  w ill   b am p li f ied   in d is cr i m i n atel y   w i t h   t h o r ig n a s i g n al   ca u s i n g   d en ial  o f   s er v ice.   T im i n g   a n al y s is   attac k   i s   also   an o th er   f o r m   o f   attac k   w h ich   co n s id er s   t h s id c h an n el s   o f   n et w o r k   an d   it  en tails   t h to tal  ti m i n v o l v ed   to   co m p lete  cr itica ac tio n   [ 1 3 ] .   A   t y p o f   atta ck   co n s id er ed   w a s   B er n s tein s   ti m i n g   attac k   w er e   th s ec u r it y   k e y   w as  id en ti f ie d   b y   co m p ar in g   t h cip h er   te x t   w h ic h   i s   ac h iev ed   b y   t h s er v er   ti m e   s ta m p i n g   an d   en cr y p tin g   it  u s in g   s er v e r s   k e y   a n d   ad d in g   ti m s ta m p   w i th   t h s er v er s   r ec eiv ed   cip h er tex t.   T h ese  ex is ti n g   attac k s   a f f ec ts   th W DM   s y s te m   ad v er s e l y   b u th e y   a ll  m a k u s o f   t h n o n - li n ea r it y   ef f ec o f   W DM   c h an n el.   T h e   n e x s ess io n   d is c u s s es   n o v el   f o r m   o f   at tack   in   W DM   s y s t e m   w h ic h   d o es  n o u tili ze   t h v u l n er ab ilit ie s   o f   W DM   n o n - li n ea r ities .       4.   SO URCE B AS E A T T A CK   Fib er   n et w o r k   w a s   co n s id er e d   as  v er y   s ec u r ed   b u in tr u d e r s   ar co n s tan tl y   w o r k in g   h ar d   to   ac ce s s   u n a u t h o r ized   in f o r m at io n   f r o m   t h e   n et w o r k .   I n   t h is   s ec t io n ,   w e   p r o p o s t w o   n o v el  f o r m   o f   attac k s   w h ich   ca n   af f ec t h p er f o r m a n ce   o f   t h e   W DM   s y s te m .   W DM   n et w o r k   h a s   s e v er al  tr a n s m it ter s   w h ic h   o p er ates  at   d if f er e n w a v ele n g th s .   T h o u tp u t o f   th e   tr an s m itter s   ar m u ltip lex ed   o n to   a   s i n g le  c h an n el .   A t   p o in t   in   ti m e   if   p ar ticu lar   tr an s m itter   is   f r ee ,   an   ad v er s ar y   f r o m   w it h i n   t h n et w o r k   ca n   ca p italized   o n   th at  id le   p er io d   an d   attac k   t h e   n e t w o r k .   T h is   ad v er s ar y   ca n   p r eten d   to   b l eg iti m ate  u s er   b y   tr an s m i tti n g   in f o r m at io n   at  p ar ticu lar   w av ele n g t h .   T h w a v ele n g t h   ca n   g o   lo n g   w a y   to   cr ea te  i n ter f er en ce   w ith   th o n g o i n g   tr an s m is s io n   d ep en d in g   o n   t h w av ele n g t h   tr a n s m itted   b y   t h i n tr u d er .   T h is   ca n   ca u s t h s i g n al   s tr e n g th   to   r ed u ce   th er eb y   ca u s i n g   d e n ial  o f   s i g n al  as  w ell  as   cr ea tin g   f o u r - w av m i x i n g   ef f e ct  an d   cr o s s   p h a s e   m o d u latio n   ef f ec a s   r es u lt  o f   th n o n lin ea r   e f f ec i n   t h e   m ed iu m .   T h is   f o r m   o f   attac k   c an   b ter m ed   a s   s o u r ce   b ased   attac k   ( SB A ) .   I n   t h SB A   a ttack ,   an   ad v er s a r y   ca n   ac as   clo n e   tr an s m i tter   b y   tr a n s m itti n g   in f o r m atio n   o f   t h s a m w a v e len g th ,   p o w er ,   p h ase,   a m p lit u d etc.   Sin ce   t h clo n a n d   t h leg iti m ate  s i g n al s   ar th s a m e,   af ter   m u ltip lex in g ,   i w ill  b v er y   d if f ic u lt  f o r   th r ec eiv er   to   d is ti n g u i s h   b et w ee n   t h t w o   s ig n al s   h e n ce   p u tti n g   t h le g iti m ate   u s er s   s ig n al  a r is k .   T h ad v er s ar y   ca n   al s o   tr a n s m it   s i g n al  at   w a v ele n g t h   a n d   p o w er   eith er   h ig h er   o r   lo w er   th a n   t h leg iti m ate  u s er   T h ch an n el  co n d itio n   w ill  d e ter m i n th ab s e n ce   o r   p r esen ce   o f   n o n l in ea r   e f f ec ts   a n d   th ese  ef f ec ts   ca n   cr ea te  s ec u r it y   v u l n er ab il ities   t h er eb y   p u tti n g   th le g iti m ate  u s er s   s i g n al  at  r is k .   Fi g u r 3   r ep r esen ts   a   s i m u lat io n   o f   W DM   SB A   at  d is tan ce   o f   6 3 1 . 7 2 Km   with   0 . 2 d B /Km   f ib er   atten u at io n .   Sectio n   I w i ll   d is cu s s   th s i m u latio n   r es u lt s   o b tain ed   f r o m   th W DM   SB d iag r a m   i n   F i g u r 3 .           Fig u r 3 .   Si m u latio n   o f   W DM   SB A   at  f ib er   len g th   o f   6 3 1 . 7 2 K m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     2 1 0 1     2 1 0 8   2104   5.   WDM   SB SI M UL AT I O RE SU L T S   T h W DM   SB A   s i m u latio n   s tep   u p   co n s is o f   t w o   o p tical  s o u r ce s ,   2 x 1   W DM   m u l tip lex er   ,   an   o p tical  f ib er   len g t h   o f   6 3 1 . 7 2 K m   w it h   0 . 2 d B /K m   atten u ati o n ,   1 5 m   le n g th   o p tical  a m p lifie r   an d   1 x 2   W DM   d em u lt ip lex er   w it h   1 9 3 . 1   an d   1 9 3 . 2 T Hz  o u tp u t p o r ts .     5 . 1 .   Clo ne  So urce   b a s ed  At t a c k   ( CSB A)   T h ad v er s ar y   m i m ic  t h c h ar ac ter is tics   o f   th le g it i m a te  u s er   an d   attac k   t h W DM   s y s te m   b y   u s i n g   th s a m f r eq u en c y   o f   o p er atio n   an d   th in p u p o w er   as  t h at  o f   th le g it i m a te  u s er .   T h ad v er s ar y   u s ed   th e   s a m e   w a v elen g t h   a n d   p o w er   as  t h at   o f   th e   le g iti m ate   u s er .   T h ad v er s ar y   ac ts   lik e   clo n u s er .   T h w a v ele n g t h   u s ed   w as  1 9 3 . 1 T Hz  an d   in p u s i g n a p o w er   o f   1 9 . 0 0 1 1 5 m w .   T h r es u lts   ar s h o w n   in   F ig u r 4 ( a )   to   4 ( g ) Fig u r 4 ( a )   an d   4 ( b )   r ep r esen ts   th s i g n a o f   th e   ad v er s ar y   an d   t h le g it i m a te  u s e r   r esp ec tiv el y .   B o th   u s er s   ar tr an s m itti n g   at  t h e   s a m w a v elen g t h   an d   p o w e r   b u d if f er e n b it  s eq u e n ce   ass u m in g   th a th e   f r eq u en c y   o f   tr an s m is s io n   i s   k n o w n   to   t h ad v er s ar y   b u t h b it  s eq u en ce   i s   u n k n o w .   T h g e n er ated   s i g n als   ar m u lt ip le x ed   r esu lti n g   i n   t h o u tp u o f   F ig u r 4 ( c ) .   T h m u ltip le x ed   o u tp u s h o w s   t h at  t h m u ltip le x er   s ee s   b o th   s ig n al s   as  t h s a m s i g n a s in ce   th e y   h av th s a m e   w a v elen g t h   a n d   p o w er .   T h is   ca u s p o w er   d ec r ea s f r o m   i n itia 1 9 . 0 0 1 1 5 m W   to   1 1 . 0 0 0 m W   w h ich   is   ab o u t   5 7 . 8 d ec r ea s e.   T h ad v er s ar y   an d   t h le g iti m at e   u s er s   s i g n al  ar ad d ed   u p   b y   t h m u ltip le x er   to   p r o d u ce   s in g le  p u ls a n d   tr an s m it ted   alo n g   t h ch a n n el.               ( a)     ( b )     ( c)             ( d )     ( e)     ( f )               ( g )       Fig u r e   4 ( a )   I n p u t sig n al  tr an s m itted   b y   t h ad v er s ar y ,   ( b .   Si g n al  tr a n s m it ted   b y   t h le g iti m ate  u s er ,     ( c)   Mu ltip lex ed   o u tp u t o f   b o th   th u s er s   an d   ad v er s ar y   s i g n al , ( d)   Sig n al  af ter   tr av elli n g   f o r   6 3 1 . 7 2 k m   ( e)   Am p li f ied   s i g n al,   ( f )   De m u lti p le x ed   s ig n al  at  p o r t 1 9 3 . 1   T Hz,   ( g )   D em u ltip lex ed   s i g n al   at   p o r t 1 9 3 . 2 T Hz     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S o u r ce   b a s ed   S ec u r ity  I s s u es in   W D M S ystems   ( A .   A n tw iw a a )   2105   Du to   th e   e f f ec t   o f   t h v ar io u s   ch a n n el  i m p air m e n t s ,   t h m u ltip lex ed   s i g n a h as   s u f f er e d   d r asti c   d ec r ea s in   s i g n al   p o w er   a f ter   6 3 1 . 7 2 Km   as   s h o w n   in   F i g u r 4 ( d ) .   Mo r eo v er ,   th s i g n al   h as  b ee n   a f f ec ted   b y   p u ls b r o ad en in g   e f f ec t.  T h m i x in g   o f   t h ese  t w o   s ig n al s   w it h   d if f er e n b it  s eq u en ce s   ca n   lead   to   s er v ice   d en iel  an d   d is r u p tio n   b ec au s o f   th p r ese n ce   o f   c h a n n el  in te r f er en ce   a n d   w ill r es u lt i n   s i g n i f ica n t c h a n g i n   th d e m u ltip le x ed   b it  s eq u e n ce   th er eb y   ca u s in g   ch a n g in   t h b it  s eq u en ce   o f   t h leg iti m ate  u s er .   E av esd r o p p in g   is   p o s s ib le  o cc u r r en ce   b ec au s o f   t h e f f ec o f   p u ls b r o ad en in g   w h ic h   c an   ca u s cr o s s tal k   in   t h ad j ac en ch a n n el.   T h d ec r ea s ed   s ig n al  p o w er   i s   th e n   a m p li f ied   an d   th o u tco m o f   t h a m p l if ica tio n   i s   s h o w n   i n   F ig u r 4 ( e ) .   T h a m p li f ied   s i g n al  o u tp u t   is   d e m u ltip le x ed   b y   1 x 2   d e m u lt ip lex er   w it h   1 9 3 . 1   an d   1 9 3 . 2   T Hz  w a v ele n g t h s .   T h o u tp u is   s h o w n   i n   f ig u r 4 f   an d   4 g   r esp ec tiv el y .   T h o u tp u r esu lts   s h o w s   t h a t   b o th   s ig n al s   ar th s a m e.   T h r es u lta n o u tp u s i g n al  i s   af f ec ted   b y   p u l s b o ar d en in g   ef f ec w h ich   w ill  ev en t u all y   a f f ec t th p u ls s eq u en ce .   C o m p ar in g   t h clo n e   b ased   att ac k   w it h   t h e x is ti n g   attac k s   r ev ie w ed   i n   s ec tio n   4 ,   th i s   atta ck   h a s   t h e   ca p ab ilit y   o f   p r o d u cin g   all   t h ex i s t i n g   f o r m s   o f   at tack s   a n d   h as   s er io u s   i m p lica tio n   o n   t h n et w o r k . T h is   s h o w s   t h at,   clo n b ased   s o u r ce   attac k     h a s   cr u cial  e f f ec o n   th s ec u r it y   o f   t h leg iti m at u s er s   s i g n al.   T h ad v er s ar y   ca n   ea s i l y   i n ter ce p th leg iti m ate  u s er s   s i g n al   in   C SB A   th er eb y   ca u s i n g   a   s er v ice  d is r u p tio n ,   ea v esd r o p p in g   an d   s er v ice  d en ial.   T h ese  b r in g   th e   n et w o r k   to   co m p r o m i s a n d   t h in te g r it y   o f   t h r es u ta n t   s ig n al  w il b at  s ta k e.       5 . 2 .   Dif f er ent   Wa v eleng t hs   So urce   B a s ed  At t a ck   ( DWSB A)   T h is   t y p o f   a ttack   ass u m es  th a t h ad v er s ar y   d o es  n o k n o w   t h o p er atin g   w a v ele n g th   o f   t h e   leg it m ate  u s er ,   th er e f o r d if f er en w a v ele g t h   w as  u s ed   b y   t h ad v er s ar y .   I n   t h i s   w o r k   th e   ad v er s ar y   an d   th e   leg iti m ate   u s er s   w a v ele n g th s   w er 1 9 3 . 1   an d   1 9 3 . 2 T Hz  r esp ec tiv el y .   T h ad v er s ar y s   1 9 3 . 1 T Hz  an d   th leg iti m ate  u s er s   1 9 3 . 2 T Hz  tr an s m it ted   s ig n als  ar r ep r ese n ted   in   F ig u r 5 ( a )   an d   5 ( b )   r esp ec tiv el y .   B o th   u s er s   h a v d if f er e n b it  s eq u e n ce   b u th s a m p o w er .   T h m u lti p lex ed   o u p u i s   r ep r esen ted   in   F i g u r 5 ( c ) Sin ce   t h e y   ar o f   d if f er e n t   w a v ele n g t h   t h ar co p r o p ag atin g   i n   t h ch a n n el  an d   th e y   ar ea s i l y   d is tin q u is h ab le.   T h im p air m en ts   i n   th ch a n n el  h a s   ca u s ed   s i g n a ls   to   in ter ac w i th   ea ch   o th er .   T h is   in ter ac tio n   h as  tr i g g er ed   f o u r w a v m i x i n g   e f f ec an d   p u l s b r o ad en in g   e f f ec t.   T h e   o u tc o m i s   r ep r esen ted   in   F i g u r 5 ( d )   w h er m u ltip le  p u ls es  h av e v o lv ed   an d   s p ec t r u m   to   h a s   w id d en .   T h is   FW ef f ec h as  ca u s ed   th ad v er s ar y s   s ig n al  to   i n ter ac w ith   th leg i ti m ate  u s er s   s ig n al.   T h d ec r ea s ed   in   s ig n al  p o w er   w it h   ti m e   d em a n d s   an   a m p li f icatio n .   Fi g u r 5 ( e )   r ep r esen t s   t h a m p li f ied   s i g n al  a f ter   6 3 1 . 7 2 Km .   T h r es u lta n o u tp u t   s ig n al   is   s ep ar ate  b y   t h 1 x 2   d e m u ltip le x er   ac co r d in g   t h e   w av ele n g t h   at   t h p o r t.  T h ad v er s ar y s   s ig n al   o u tp u w as  d etec ted   b y   t h 1 9 3 . 1   T Hz  p o r an d   it  is   s h o wn   in   f i g u r 5 f   t h at  t h s i g n al   r ec eiv ed   h as  b ee n   af f ec ted   b y   p u ls b r o ad en in g   a n d   also   ca r r ied   s o m i n f o r m ati o n   b elo n g i n g   to   t h leg iti m ate  u s er .     T h leg iti m ate  u s er   o n   t h o th er   h an d   h a s   b ee n   ad v er s l y   a f f ec ted   b y   i n ter ac tio n   w h ic h   h a s   ig n ited   a   FW ef f ec t.  T h i s   h as   ca u s e d   th s i g n al   to   d e g r ad g r ea t l y .   T h s ec u r it y   o f   t h e   leg it m ate  u s er   h a s   b ee n   co m p r o m is ed   b ec au s t h tr an s m i ted   s i g n a w as   n o r ec ei v e d   an d   th ad v er s ar y   h a s   s u cc e ed ed   in   in ter ce p tin g   th o r ig i n al  s i g n a l.  FW ef f ec h as  d is to r ted   th s i g n al  c o m p lete l y   a n d   th le g iti m ate   u s er s   s i g n a n o w   co n tain s   p ar o f   th ad v er s ar y s   s i g n al.   T h is   ca n   ca u s s er v ice  d is r u p tio n   ,   d en ial  o f   s er v ice  as  w ell  as   ea v esd r o p p in g .   Si n ce   th ad v e r s ar y   n o w   h a v ac ce s s   to   p ar o f   th i n f o r m atio n   o f   t h le g it m ate  u s er ,   ta p p in g   attac k   w h ich   i s   ai m ed   g ai n i n g   u n au t h o r ized   ac ce s s   to   th d ata  an d   u s in g   it  f o r   tr af f ic  a n al y s i s   ca n   also   b p er f o r m ed   b y   t h ad v er s ar y .     C o m p ar in g   th is   attac k   to   th ex is t in g   attac k s   r ev ie w ed ,   it  h as  th ca p ab ilit y   o f   ca u s in g   s e r io u s   tr ea to   th W DM   s y s te m   b y   ca u s i n g   d en ial  o f   s er v ice,   s er v ice  d is r u p tio n ,   ea v esd r o p p in g   an d   t r af f ic  a n al y s i s .                                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     2 1 0 1     2 1 0 8   2106           ( a)     ( b )     ( c)             ( d )     ( e)     ( f )               ( g )       Fig u r e   5 .   ( a) A d v er s a r y s   in p u t   s ig n al  at  1 9 3 . 1 T Hz,   ( b )   L eg iti m ate  u s er s   in p u t si g n al  at  1 9 3 . 2   T Hz,   ( c)   Mu ltip le x ed   o u tp u t o f   t h ad v er s ar y   an d   th u s er s   s ig n al,   ( d ) T r an s m i tted     s ig n al  o u tp u t,  ( e)   Am p l if ied   o u tp u s ig n al,   ( f )   O u tp u s ig n al  f r o m   1 9 3 . 1   d em u ltip ler   o u tp u t,  ( g )   Ou tp u t si g n al  f r o m   1 9 3 . 2   d em u ltip le x er   o u tp u p o r t.       6.   CO NCLU SI O N   A   co m p r o m is ed   n et w o r k   h as  g r ea i m p ac o n   t h n et w o r k   u s er s   a n d   th n et w o r k   o p er ato r s   as  w ell.   T h is   u n d er m i n es  t h s ec u r it y   o f   th o n g o i n g   co m m u n icatio n .   C o n f id e n tialit y   b et w ee n   co m m u n icati n g   p ar ties   is   v er y   e s s e n tial   in   telec o m m u n icatio n .   Un a u t h o r ized   u s es a r w o r k in g   to   f i n d   w a y s   an d   m ea n s   to   ac ce s s   v i tal   in f o r m atio n   o f   u s er s .   An   i m p o r tan lo o p h o le  in   W DM   s y s te m   is   th W DM   s o u r ce   b ased   a ttack .   W DM   s o u r ce   b ased   attac k   h as  a   g r ea i m p ac o n   W DM   s ig n al s .   I n   t h p r es en ce   o f   c h a n n e i m p a ir m e n ts ,   th s ig n al s   s u f f er s   f r o m   v ar io u s   n o n - li n ea r it y   i s s u es  w h ic h   d eg en er ate s   in to   v a r io u s   s ec u r it y   i s s u es.    T h clo n s o u r ce   b ased   attac k   ad v er s el y   a f f ec ts   th s ec u r it y   o f   W DM   s y s te m   s in ce   th ad v er s ar y   m i m ics   th e   leg i ti m ate  u s er   a n d   o p er ates  w it h   t h s a m w a v elen g t h   a n d   p o w er   o f   th e   le g iti m ate  u s er .   T h is   m ak e s   it  d if f ic u lt  f o r   th r ec eiv er   to   d if f er e n tiate  b et w ee n   th ac tu a s ig n al  a n d   th leg i ti m ate  s ig n al  s i n ce   b o th   s i g n als   ar t h s a m e.   I h a s   t h ca p ab ilit y   o f   p r o d u cin g   s er v ice  d e n iel,   s er v i ce   d is r u p tio n   a n d   ea v esd r o p p in g   attac k s .   T h is   m ak e s   it  th i s   attac k   m o r s e r io u s   is s u o f   co n ce r n .     T h a d v er s ar y   s u cc ee d s   in   in ter ce p tin g   th le g iti m ate  s i g n al  t h er eb y   af f ec ti n g   th au th en ticatio n   a n d   co n f id en t iali t y   o f   th r ec eiv ed   s ig n al.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S o u r ce   b a s ed   S ec u r ity  I s s u es in   W D M S ystems   ( A .   A n tw iw a a )   2107   T h DW SB A   al s o   ca u s e s   t h e   s ig n al s   to   b a f f ec ted   b y   n o n - lin ea r it y   e f f ec ts   li k p u l s b r o ad en in g   an d   FW w h ic h   cr ea tes  r o o m   f o r   s ec u r i t y   v u ln er ab ilit i es  in   W DM .   T h ad v er s ar y   o p er ates  w it h in   a   f r eq u en c y   w h ic h   is   d if f er e n f r o m   t h at  o f   t h le g iti m ate  u s er .   T h o p er atin g   f r eq u e n c y   ca n   b eith er   h ig h er   o r   lo w er   th a n   t h at  o f   t h leg i ti m ate  u s er .   T h ese  g en er ated   f r eq u en c ies  ca n   eith er   o v er s h ad o w   o r   d r ain   th e   leg iti m ate  u s e s   s i g n al  t h er eb y   ca u s in g   lo w   q u alit y   o f   s er v ice,   d en ial  o f   s er v ice,   ea v e s d r o p p in g   an d   tr a f f i c   an al y s is .   T h ese  attac k s   h a s   ad v er s r ec u r s io n s   o n   t h tr an s m itted   s i g n al   t h er ef o r m eth o d s   o f   d etec ti n g   a n d   is o latin g   C SB A   an d   DW SB A   s h o u ld   b co n s id er ed   in   th f u tu r w o r k s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.  M .   S e n io r,   S .   D.  C u sw o rth ,   De v ice fo W a v e len g th   M u lt ip lex in g   a n d   D e mu lt ip lex in g ,   Op t o e lec tro n ic s,  IEE E   P r o c e e d in g s ,   v o l.   1 3 6 ,   n o .   3 ,   p p .   1 8 3 -   2 0 2 ,   1 9 8 9 .   [2 ]   E.   G e rd Ke is e r,   Re v ie w   o f   WDM   T e c h n o lo g y   a n d   A p p li c a ti o n s” ,   Op ti c a Fi b e T e c h n o lo g y ,   v o l .   5 ,   p p .   3 3 9 ,   1 9 9 9 .     [3 ]   S .   S .   Bu jari ,   A   su rv e y   o n   si m u latio n   o f   M EM S   o p t ica sw it c h   f o W DM  a p p li c a ti o n s” ,   Wo rld   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 9 - 4 3 ,   2 0 1 2 .     [4 ]   M .   M ´ e d a rd ,   D.  M a r q u is,   S .   R.   C h in n ,   At ta c k   De tec ti o n   M e th o d s   fo a ll - Op ti c a Ne two rk s” ,   i n   P r o c .   o f   Ne tw o rk   a n d   Distri b u ted   S y ste m S e c u rit y   S y m p o siu m ,   S e ss io n   3 ,   p a p e 2 ,   S a n   Die g o ,   Ca li f o rn ia,  1 9 9 8 .   [5 ]   M .   P .   F o k ,   P .   R.   P ru c n a l ,   A ll - O p ti c a E n c r y p ti o n   b a se d   o n   I n terle a v e d   w a v e b a n d   s w it c h in g   m o d u la ti o n   f o o p ti c a l   n e tw o rk   S e c u rit y ,   Op t.   L e tt . ,   v o l.   3 4 ,   p p .   1 3 1 5 1 3 1 7 ,   A p r.   2 0 0 9 .     [6 ]   M.  P .   F o k   a n d   P .   R.   P ru c n a l,   L o w - L a ten c y   No n li n e a F ib e r - b a se d   A p p ro a c h   f o D a ta   En c ry p ti o n   a n d   A n ti - J a m m in g   in   Op ti c a Ne t w o rk ,   p re se n ted   a th e   2 0 0 8   IEE E/ L E OS   An n u a M e e ti n g Ne w p o rt  B e a c h ,   U.S . ,   No v .   2 0 0 8 ,   P a p e T h G   3 .   [7 ]   M . P .   F o k ,   W a n g   Z. ,   De n g   Y,  P r u c n a P . R.   ( 2 0 1 1 ) ,   Op ti c a L a y e S e c u rit y   in   F i b e r - Op t ic  Ne tw o rk s” ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   In f o rm a ti o n   F o r e n sic a n d   S e c u rity,   V o l.   6 ,   No .   3 ,   (S e p tem b e 2 0 1 1 ) ,   p p .   ( 7 2 5 - 7 3 6 ),   IS S 1 5 5 6 - 6 0 1 3     [8 ]   M .   M é d a rd ,   D.  M a r q u is,   R.   A .   Ba rr y ,   F in n   S . G .   (1 9 9 7 ),   S e c u rit y   Iss u e in   A ll - Op ti c a Ne t w o rk s ,   IEE Ne two rk v o l.   1 1 ,   n o .   3 ,   (M a y /Ju n e   1 9 9 7 ),   p p .   4 2 - 48 ,   IS S 0 8 9 0 - 8 0 4 4 .   [9 ]   M .   F u rd e k ,   N.  S k o ri n - Ka p o v ,   M .   Bo silj e v a c ,   Z.   S ip u s,  An a lys is  o Cro ss ta lk  in   O p ti c a C o u p ler a n d   Asso c ia te d   Vu ln e ra b il it ies ,   i n   P r o c . 3 3 rd   I n t.   Co n v e n ti o n   (M I P RO),  M a y   2 0 1 0 ,   p p .   4 6 1 4 6 6 .   [1 0 ]   J.  K.  P a tel,   S .   U.  Kim ,   D.  H.  S u ,   S .   S u b ra m a n ia m   a n d   H. - A .   Ch o i,   Fra me wo rk   fo r M a n a g in g   Fa u lt s a n d   At ta c k s   in   W DM   Op ti c a Ne two rk s ,   P r o c .   o f   th e   DA RP A   In f o rm a ti o n   S u rv iv a b il it y   Co n fe re n c e   a n d   Ex p o siti o n ,   A n a h e im ,   Ca li f o rn ia 2 0 0 1 .   [1 1 ]   N.  M .   Ya z d a n i,   M .   S .   P a n a h i,   E.   S .   P o o r ,   In telli g e n De tec ti o n   o f   In tru sio n   in t o   Da tab a se   u sin g   Ex ten d e d   Clas sif ier S y ste m s ,   IAE S /IJECE,   v o l.   3 ,   n o .   5 ,   Oc t o b e 2 0 1 3 ,   p p .   7 0 8 - 7 1 2 .   [1 2 ]   A .   M .   A d e S a leh ,   Ja n e   M .   S i m m o n s,  T e c h n o lo g y   a n d   A r c h it e c tu re   to   En a b le  th e   E x p l o siv e   g ro w th   o f   th e   In tern e t,   IEE Co mm u n ica t io n M a g a zin e ,   p p . 1 2 6 - 1 3 2 ,   Ja n . ,   2 0 1 1 .   [1 3 ]   D.  R.   Ra n i,   S .   V e n k a tes wa lu ,   S e c u rit y   a g a in st  T i m in g   A n a l y si A tt a c k ,   IAE S /IJECE,   v o l.   5 ,   n o . 4 ,   A u g u st  2 0 1 5 ,   p p .   7 5 9 - 7 6 4 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       An ita   A n tw i w a a   re c e iv e d   h e B. in   2 0 0 9   f ro m   A ll   Na ti o n Un iv e rsit y ,   G h a n a   in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   a n d   M . T e c h .   in   2 0 1 2   f ro m   S RM   u n iv e rsit y ,   In d ia  in   Co m m u n ica ti o n   S y st e m En g in e e rin g .   S h e   is  c u rre n tl y   a   P h c a n d id a te  in   S a m   Hig g in Bo tt o m   u n iv e rsity   o Ag ricu lt u re   T e c h n o lo g y   a n d   S c ien c e s,  In d ia i n   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n .   S h e   w a a   lec tu re in   A ll   Na ti o n Un iv e rsity ,   G h a n a   f ro m   2 0 1 2   t o   2 0 1 4   a n d   h e re se a rc h   in tere st  a re   in   th e   a re a o F ib e o p t ics   se c u rit y ,   Cr y p to g ra p h y   a n d   c o d in g   th e o ry .   M s.  A n t w i w a a   is   a   m e m b e o f   IEE E,   IOP ,   NSBE   a n d   I ET   G h a n a .             An il   K u m a r   is   A ss t.   P ro f .   a S HIA T S - DU   A ll a h a b a d .   He   o b tai n e d   B.   (M M M EC,   G o rk h p u r)  in   ECE ,   M . T e c h .   (IIT   BHU   F o rm e rly   T   B. H.U.)   in   M icr o e lec tro n ics   En g in e e rin g ,   a n d   P h f ro m   S HIA T S - DU   In d ia.  He   g u id e d   v a rio u p r o jec ts  &   re se a rc h   a u n d e rg ra d u a te  &   p o stg ra d u a te  lev e l.   He   p u b li sh e d   m a n y   re se a rc h   p a p e in   d if f e re n jo u r n a ls.   He   h a m o re   th a n   1 0   y e a rs  tea c h in g   e x p e rien c e   a n d   a c ti v e l y   in v o lv e d   in   re se a rc h   a n d   p u b li c a ti o n s.   His  a re a   o f   in tere st  in c lu d e s   A n ten n a ,   m icro w a v e ,   a rti f icia n e u ra n e tw o rk   a n d   V L S I.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     2 1 0 1     2 1 0 8   2108     A.K .   J a is w a l   is  P r o f .   a n d   He a d   o f   ECE - De p a rt m e n a S HIA T S - D U A ll a h a b a d .   He   o b tai n e d   M . S c .   in   El e c tro n ic  &   Ra d io   En g in e e rin g   f ro m   A ll a h a b a d   Un iv e rsit y   in   1 9 6 7 .   He   g u id e d   v a rio u p ro jec ts  &   re se a rc h   a u n d e rg ra d u a te  &   p o stg ra d u a te  lev e l.   He   h a m o re   th a n   4 0   y e a rs  In d u strial,   re se a rc h   a n d   T e a c h in g   e x p e rien c e   a n d   a c ti v e l y   in v o lv e d   in   re se a rc h   a n d   p u b li c a ti o n s.  Hi s   a re a   o f   in tere st   in c lu d e s Op ti c a Ne tw o rk s an d   sa telli te co m m u n ica ti o n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.