Cơ chế phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding scalable - Stanford

Luận án tiến sĩ về phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng. Đề xuất AITF - giải pháp IP-layer hiệu quả và khả thi triển khai.

Trường ĐH

Stanford University

Chuyên ngành

Electrical Engineering

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

119

Thời gian đọc

18 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tóm tắt nội dung

I.Chiến lược Phòng chống DDoS mở rộng cho Băng thông Internet

Các tấn công làm ngập băng thông (bandwidth-flooding attacks) gây ra nhiều thách thức nghiêm trọng. Những cuộc tấn công này sử dụng số lượng lớn nguồn tấn công phối hợp. Mục tiêu là gửi lưu lượng truy cập không mong muốn, nhằm làm cạn kiệt băng thông của nạn nhân. Nạn nhân không thể phản hồi lưu lượng hợp pháp. Việc chống lại các cuộc tấn công này rất khó khăn. Giải pháp đòi hỏi hành động trước mạch đuôi của nạn nhân. Thực tế hiện nay thường yêu cầu quản trị viên nạn nhân liên hệ nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). ISP sẽ cài đặt bộ lọc thủ công. Cách tiếp cận này ngày càng không đủ hiệu quả khi các cuộc tấn công trở nên tinh vi hơn. Nhu cầu về một giải pháp chống DDoS có khả năng mở rộng là cấp thiết. Cần tự động hóa quá trình phát hiện và chặn. Điều này giúp bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công DDoS volumetric ngày càng lớn mạnh. Cần một kiến trúc chống DDoS mở rộng để đối phó hiệu quả.

1.1. Thách thức của tấn công làm ngập băng thông mạng

Tấn công làm ngập băng thông là một hình thức tấn công DDoS volumetric. Kẻ tấn công gửi một lượng lớn dữ liệu không cần thiết. Mục đích làm quá tải hạ tầng mạng của mục tiêu. Điều này ngăn chặn người dùng hợp pháp truy cập dịch vụ. Vấn đề chính nằm ở quy mô tấn công. Số lượng nguồn tấn công có thể lên tới hàng ngàn, hàng triệu thiết bị. Lưu lượng tấn công vượt quá khả năng xử lý của một ISP đơn lẻ. Các phương pháp phòng thủ DDoS truyền thống thường yêu cầu can thiệp thủ công. Việc này chậm chạp và không hiệu quả. Đặc biệt khi đối mặt với các cuộc tấn công làm ngập băng thông có cường độ cao. Cần một giải pháp chống DDoS băng thông lớn vượt trội. Đây là vấn đề bảo mật cấp bách với bất kỳ tổ chức nào. Việc mất khả năng truy cập dịch vụ gây tổn thất lớn.

1.2. Nhu cầu về giải pháp chống DDoS có khả năng mở rộng

Các cuộc tấn công DDoS có khả năng mở rộng cần một phản ứng tương ứng. Tự động hóa là chìa khóa. Nạn nhân cần khả năng tự động tính toán 'dấu hiệu' lưu lượng không mong muốn. Sau đó, họ gửi yêu cầu lọc phù hợp đến ISP. Tuy nhiên, phương pháp này đối mặt với những thách thức đáng kể. Quy mô tấn công hiện nay rất lớn. Một ISP duy nhất khó có đủ tài nguyên bảo vệ nhiều khách hàng bị tấn công. Yêu cầu giúp đỡ từ các ISP khác phức tạp. Điều này đòi hỏi các mối quan hệ liên-ISP đặc biệt hiện không tồn tại. Nó cũng làm phát sinh các vấn đề bảo mật. Một giải pháp chống DDoS băng thông lớn cần vượt qua những rào cản này. Hệ thống phòng chống DDoS trên đám mây có thể cung cấp khả năng mở rộng cần thiết. CDN chống DDoS cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân tán lưu lượng.

II.Hiểu Tấn công DDoS Volumetric và Ngập Băng thông

Tấn công DDoS volumetric attack là một trong những mối đe dọa mạng phổ biến. Kiểu tấn công này nhằm làm quá tải mạng mục tiêu. Mục đích là làm gián đoạn dịch vụ. Các cuộc tấn công này sử dụng nhiều nguồn để tạo ra lưu lượng lớn. Lưu lượng này vượt quá dung lượng mạng hoặc máy chủ. Kết quả là làm tê liệt khả năng xử lý yêu cầu hợp pháp. Việc hiểu rõ bản chất của các cuộc tấn công này là rất quan trọng. Điều này giúp phát triển chiến lược phòng thủ hiệu quả. Đặc biệt là các giải pháp bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4. Các cuộc tấn công này thường nhắm vào lớp mạng và lớp vận chuyển. Chúng gây ra sự cố cho toàn bộ hệ thống. Phòng thủ DDoS volumetric là một ưu tiên hàng đầu. Các công ty cần bảo vệ hoạt động kinh doanh liên tục.

2.1. Định nghĩa và tác động của DDoS volumetric attack

DDoS volumetric attack là một loại tấn công phân tán từ chối dịch vụ. Mục tiêu chính là làm ngập băng thông của mục tiêu. Lưu lượng truy cập giả mạo hoặc vô nghĩa được gửi đi. Nó làm tiêu hao tài nguyên mạng. Các phương pháp phổ biến bao gồm UDP flood, ICMP flood và SYN flood. Những tấn công này thường được thực hiện qua mạng botnet lớn. Hàng ngàn hoặc hàng triệu thiết bị bị nhiễm độc gửi lưu lượng đồng thời. Tác động của DDoS volumetric attack rất nghiêm trọng. Nó gây ra sự gián đoạn dịch vụ hoàn toàn. Các trang web, ứng dụng hoặc dịch vụ trực tuyến không thể truy cập được. Doanh nghiệp chịu tổn thất tài chính lớn. Danh tiếng công ty bị ảnh hưởng. Khách hàng mất niềm tin. Cần có giải pháp chống DDoS băng thông lớn mạnh mẽ. Chúng cần có khả năng xử lý lưu lượng tấn công khổng lồ.

2.2. Hạn chế của phương pháp phòng thủ DDoS hiện tại

Các phương pháp phòng thủ DDoS truyền thống đối mặt với nhiều hạn chế. Việc chặn thủ công yêu cầu quản trị viên cài đặt bộ lọc trên router. Quá trình này chậm và không tự động. Nó không hiệu quả khi đối phó với các cuộc tấn công thay đổi nhanh chóng. Hơn nữa, một ISP duy nhất có thể không đủ tài nguyên. Họ không thể chống lại các cuộc tấn công làm ngập băng thông lớn. Đặc biệt khi nhiều khách hàng bị tấn công đồng thời. Giải pháp cần sự phối hợp giữa nhiều ISP. Tuy nhiên, mối quan hệ này không tồn tại. Điều này gây khó khăn cho việc chia sẻ thông tin và thực hiện các hành động bảo vệ. Nhu cầu về một hệ thống phòng chống DDoS trên đám mây trở nên rõ ràng. Các giải pháp hiện tại thiếu khả năng mở rộng. Chúng không thể xử lý hiệu quả tình trạng DDoS có khả năng mở rộng. Cần đổi mới trong lọc lưu lượng DDoS.

III.Giới thiệu Cơ chế Phòng thủ DDoS Lớp IP AITF

Tài liệu này giới thiệu Active Internet Traffic Filtering (AITF). Đây là một cơ chế phòng thủ lớp IP. AITF được thiết kế để chống lại các tấn công làm ngập băng thông phân tán. Cơ chế này giải quyết các thách thức hiện tại. Ba điểm chính hướng dẫn thiết kế giải pháp. Một là định nghĩa rõ ràng về nguồn tấn công. Hai là chặn lưu lượng tấn công gần nguồn. Ba là tạo động lực hợp tác. AITF cung cấp một phương pháp mới. Nó giúp bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4 một cách hiệu quả. AITF không yêu cầu sự thay đổi lớn trong hạ tầng Internet. Nó có thể được triển khai tăng dần. Giải pháp này tăng cường khả năng phòng thủ của mạng. Nó giúp hệ thống đối phó tốt hơn với DDoS có khả năng mở rộng. Đây là một bước tiến quan trọng trong bảo mật mạng.

3.1. AITF là gì Giải pháp bảo vệ tấn công DDoS lớp 3 4

AITF là viết tắt của Active Internet Traffic Filtering. Đây là một cơ chế phòng thủ DDoS hoạt động ở lớp IP (lớp 3). Nó tập trung vào việc bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4. AITF không dựa vào việc phát hiện các mẫu tấn công phức tạp. Thay vào đó, nó định nghĩa một 'nguồn tấn công'. Đó là một thực thể đã được yêu cầu ngừng gửi một loại lưu lượng nhất định. Nhưng nó vẫn tiếp tục vi phạm. Định nghĩa này đơn giản hóa nhiệm vụ của mạng. Nó không cần phát hiện các mẫu tấn công phức tạp. AITF cũng ngăn chặn các lỗi dương tính giả. Các máy chủ vô tội chứng minh sự trong sạch bằng cách tuân thủ. Giải pháp này cung cấp khả năng phòng thủ mạnh mẽ. Nó đối phó hiệu quả với DDoS volumetric attack. AITF giúp bảo vệ các dịch vụ trực tuyến quan trọng.

3.2. Cách AITF xử lý vấn đề lọc lưu lượng DDoS

AITF giải quyết vấn đề lọc lưu lượng DDoS bằng cách chặn lưu lượng tại các router. Các router này nằm gần nguồn tấn công. Đây là chìa khóa cho khả năng mở rộng của cơ chế. Mỗi mạng lưu trữ nguồn tấn công sẽ chịu trách nhiệm chặn các khách hàng vi phạm. Cách tiếp cận này giảm gánh nặng cho mạng của nạn nhân. Nó cũng phân tán trách nhiệm bảo vệ. Điều này phù hợp với mô hình phòng thủ DDoS volumetric. Nơi mà lưu lượng tấn công đến từ nhiều điểm. Hơn nữa, một mạng lưu trữ nguồn tấn công phải hợp tác. Họ cần giúp chặn lưu lượng tấn công. Nếu không, mạng đó có nguy cơ mất quyền truy cập vào nạn nhân. Đây là một động lực mạnh mẽ để hợp tác. Đặc biệt nếu nạn nhân là một trang web công cộng phổ biến. Đây thường là trường hợp của các nạn nhân tấn công làm ngập băng thông. AITF giúp tối ưu hóa lọc lưu lượng DDoS.

IV.Kiến trúc Chống DDoS Mở rộng Nguyên tắc Thiết kế

Thiết kế của AITF được xây dựng trên các nguyên tắc cơ bản. Những nguyên tắc này đảm bảo khả năng mở rộng và hiệu quả. AITF cần một cách định nghĩa nguồn tấn công đơn giản. Nó cần đảm bảo tính chính xác. Việc chặn lưu lượng tại nguồn là yếu tố then chốt. Điều này giảm thiểu gánh nặng cho mạng. Ngoài ra, việc khuyến khích hợp tác giữa các ISP là cần thiết. Đây là động lực để cùng nhau chống lại các cuộc tấn công. Kiến trúc chống DDoS mở rộng của AITF giải quyết các vấn đề phức tạp. Nó mang lại một giải pháp thực tế. Giải pháp này giúp bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công làm ngập băng thông. Nó cũng phù hợp với các hệ thống phòng chống DDoS trên đám mây. Kiến trúc này tạo ra một mô hình phòng thủ bền vững.

4.1. Định nghĩa nguồn tấn công và ngăn chặn hiệu quả

AITF định nghĩa 'nguồn tấn công' một cách đơn giản. Một nguồn tấn công là một thực thể. Thực thể này đã được yêu cầu ngừng gửi lưu lượng cụ thể. Nhưng nó không tuân thủ. Định nghĩa này khác với việc phát hiện các mẫu tấn công phức tạp. Nó đơn giản hóa nhiệm vụ của mạng. Nó cũng giảm thiểu lỗi dương tính giả. Các máy chủ vô tội có thể chứng minh sự tuân thủ của mình. Phương pháp này tập trung vào hành vi vi phạm. Không phải vào bản chất phức tạp của lưu lượng. Điều này cho phép ngăn chặn hiệu quả hơn. Hệ thống dễ dàng xác định và phản ứng với các mối đe dọa. Đây là một phần quan trọng của giải pháp chống DDoS băng thông lớn. Nó giúp cải thiện lọc lưu lượng DDoS. Nó đảm bảo các hành động ngăn chặn chính xác.

4.2. Lọc lưu lượng DDoS tại nguồn cho hiệu quả tối ưu

Một nguyên tắc thiết kế then chốt của AITF là chặn lưu lượng tấn công. Việc chặn diễn ra tại các router gần nguồn tấn công. Cách tiếp cận này mang lại hiệu quả cao nhất. Nó giúp giảm thiểu việc tiêu tốn băng thông đường truyền. Nó cũng giảm gánh nặng cho các mạng trung gian và mạng nạn nhân. Mỗi mạng lưu trữ các nguồn tấn công chịu trách nhiệm. Họ phải chặn lưu lượng từ các máy khách vi phạm. Điều này tạo ra một mô hình phòng thủ phân tán. Mô hình này có khả năng mở rộng. Nó đặc biệt hiệu quả với DDoS có khả năng mở rộng. Nó giúp bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4 một cách toàn diện. Giải pháp này phân phối trách nhiệm. Nó đảm bảo lưu lượng độc hại không lan rộng trong mạng Internet. Điều này củng cố kiến trúc chống DDoS mở rộng.

4.3. Khuyến khích hợp tác giữa các nhà cung cấp dịch vụ

AITF đưa ra một cơ chế khuyến khích mạnh mẽ. Một mạng lưu trữ nguồn tấn công cần hợp tác. Họ phải giúp chặn lưu lượng tấn công. Nếu không hợp tác, mạng đó có nguy cơ mất quyền truy cập vào nạn nhân. Đây là một động lực kinh tế và uy tín. Đặc biệt quan trọng nếu nạn nhân là một trang web phổ biến. Việc này thường xảy ra với các cuộc tấn công làm ngập băng thông. Cơ chế này khuyến khích các ISP hành động. Họ cần bảo vệ hệ sinh thái Internet chung. Nó giúp vượt qua rào cản về quan hệ liên-ISP. Nó thúc đẩy sự hợp tác cần thiết. Điều này giúp xây dựng một giải pháp chống DDoS băng thông lớn mạnh mẽ. Nó cải thiện khả năng lọc lưu lượng DDoS trên quy mô toàn cầu.

V.Lợi ích Giải pháp Chống DDoS Băng thông Lớn AITF

AITF mang lại nhiều lợi ích quan trọng. Giải pháp này giúp bảo toàn một phần đáng kể băng thông của nạn nhân. Nó đối phó hiệu quả với các tấn công làm ngập băng thông. Chi phí cho mỗi khách hàng của ISP là hợp lý. Chi phí này không tăng lên khi Internet phát triển. AITF có thể được triển khai một cách tăng dần. Nó không đòi hỏi các mối quan hệ liên-ISP đặc biệt. Điều này làm cho AITF trở thành một giải pháp khả thi. Nó cung cấp khả năng bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4. AITF là một ví dụ về kiến trúc chống DDoS mở rộng. Nó tận dụng lớp IP của Internet để tạo ra một hệ thống phòng thủ hiệu quả. Giải pháp này đại diện cho sự tiến bộ trong phòng thủ DDoS volumetric.

5.1. Bảo toàn băng thông nạn nhân và chi phí hợp lý

AITF có khả năng bảo toàn một phần đáng kể băng thông của nạn nhân. Nó đối phó hiệu quả với các cuộc tấn công làm ngập băng thông. Việc chặn lưu lượng tại nguồn giúp giảm áp lực lên hạ tầng mạng của nạn nhân. Điều này đảm bảo các dịch vụ hợp pháp vẫn hoạt động. Chi phí cho mỗi khách hàng tham gia của ISP là hợp lý. Chi phí này phù hợp với khả năng của các ISP hiện nay. Điều quan trọng là chi phí không dự kiến tăng lên khi Internet phát triển. Đây là một yếu tố quan trọng cho khả năng mở rộng lâu dài. Nó làm cho AITF trở thành một giải pháp chống DDoS băng thông lớn bền vững. Nó cung cấp giá trị kinh tế. Đồng thời, nó tăng cường khả năng phòng thủ DDoS có khả năng mở rộng.

5.2. Triển khai gia tăng không yêu cầu quan hệ liên ISP đặc biệt

Một lợi thế lớn của AITF là khả năng triển khai gia tăng. Giải pháp này không yêu cầu bất kỳ mối quan hệ liên-ISP đặc biệt nào. Các ISP có thể áp dụng AITF độc lập. Sau đó, họ mở rộng phạm vi bảo vệ khi cần thiết. Điều này loại bỏ một rào cản lớn. Các giải pháp phòng thủ DDoS trước đây thường yêu cầu sự phối hợp phức tạp. Việc triển khai tăng dần giúp giảm rủi ro. Nó cho phép các tổ chức kiểm tra và điều chỉnh. AITF tận dụng cơ sở hạ tầng lớp IP hiện có. Điều này giúp giảm chi phí triển khai. Nó tăng cường khả năng bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4 cho toàn bộ hệ thống. Đây là một bước tiến trong việc xây dựng một hệ thống phòng chống DDoS trên đám mây mạnh mẽ hơn.

VI.Tương lai Phòng chống DDoS Hệ thống trên Đám mây

Tương lai của phòng chống DDoS hướng tới các giải pháp linh hoạt và mở rộng. Hệ thống phòng chống DDoS trên đám mây đóng vai trò trung tâm. Các nền tảng đám mây cung cấp tài nguyên lớn. Chúng có khả năng xử lý lưu lượng tấn công khổng lồ. Kết hợp với các nguyên tắc của AITF. Điều này tạo ra một giải pháp mạnh mẽ chống lại DDoS volumetric attack. Các giải pháp CDN chống DDoS cũng tích hợp sâu hơn. Chúng tạo ra nhiều lớp bảo vệ. Việc tận dụng sức mạnh của đám mây là điều cần thiết. Nó giúp đối phó hiệu quả với các mối đe dọa ngày càng tăng. Kiến trúc chống DDoS mở rộng sẽ tiếp tục phát triển. Mục tiêu là đảm bảo khả năng truy cập dịch vụ liên tục. Lọc lưu lượng DDoS sẽ ngày càng thông minh hơn.

6.1. Khả năng mở rộng của AITF trong môi trường đám mây

AITF thể hiện khả năng mở rộng mạnh mẽ. Đặc biệt khi tích hợp với các hệ thống phòng chống DDoS trên đám mây. Môi trường đám mây cung cấp tài nguyên tính toán và băng thông gần như vô hạn. Điều này cho phép AITF xử lý các cuộc tấn công làm ngập băng thông. Ngay cả với quy mô lớn chưa từng có. Các dịch vụ đám mây có thể tự động co giãn. Chúng phản ứng với lưu lượng tấn công tăng đột biến. Điều này phù hợp hoàn hảo với nguyên tắc của AITF. Việc chặn lưu lượng gần nguồn được tăng cường. Hạ tầng đám mây có thể được sử dụng để lọc lưu lượng DDoS hiệu quả. Điều này giúp bảo vệ tấn công DDoS lớp 3/4. Nó đảm bảo các dịch vụ trực tuyến luôn khả dụng. Giải pháp này đại diện cho một bước tiến quan trọng. Nó giúp đối phó với DDoS có khả năng mở rộng.

6.2. Vai trò của CDN chống DDoS trong chiến lược tổng thể

CDN chống DDoS là một thành phần không thể thiếu. Nó nằm trong chiến lược phòng chống DDoS tổng thể. Một mạng phân phối nội dung (CDN) có nhiều điểm hiện diện (PoP) trên toàn cầu. CDN có thể hấp thụ và phân tán lưu lượng tấn công. Điều này làm giảm gánh nặng cho máy chủ gốc của nạn nhân. Khi kết hợp với AITF, CDN tăng cường khả năng phòng thủ. AITF chặn lưu lượng gần nguồn tấn công. CDN tiếp tục lọc và phân phối lưu lượng hợp pháp. Sự kết hợp này tạo ra một kiến trúc chống DDoS mở rộng mạnh mẽ. Nó bảo vệ hiệu quả khỏi DDoS volumetric attack. Các giải pháp này cung cấp bảo vệ toàn diện. Chúng giúp doanh nghiệp duy trì hoạt động trực tuyến. Nó đảm bảo liên tục cho các dịch vụ quan trọng.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: Scalable defense against Internet bandwidth flooding attacks

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (119 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

SCALABLE DEFENSE AGAINST INTERNET BANDWIDTH FLOODING ATTACKS A DISSERTATION SUBMITTED TO THE DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING AND THE COMMITTEE ON GRADUATE STUDIES OF STANFORD UNIVERSITY IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY Aikaterini Argyraki December 2006 UMI Number: 3242516 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion.

® UMI UMI Microform 3242516 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P.

Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 @ Copyright by Aikaterini Argyraki 2007 All Rights Reserved ii I certify that Ihave read this dissertation and that, in my opinion, it is fully adequate in scope and quality as a dissertation foz-Re degree of Doctor of Philosophy. Cheriton) Principal Adviser I certify that I have read this dissertation and that, in my opinion, it is fully adequate in scope and quality as a dissertation for the degree of r of Philosophy. X LÍ JÀ AN + NC (Nick McKeown) I certify that Ihave read this dissertation and that, in my opinion, it is fully adequate in scope and quality as a dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. Ea (Nick Bambos) Approved for the University Committee on Graduate Studies.

ili Abstract During a distributed bandwidth-flooding attack, a large number of attack sources coordinate to send a high volume of undesired traffic to the intended victim; the goal is to exhaust the victim’s band- width, so that the victim fails to respond to its legitimate traffic. These attacks have proved difficult (sometimes impossible) to combat, as they require that action be taken before the victim’s tail cir- cuit. Current practice is typically restricted to the administrator of the victim calling their ISP and asking them to manually install filters to block the attack, an approach increasingly insufficient as attacks become more sophisticated. The intuitive response is to automate this process, i., enable the victim to automatically compute undesired-traffic signatures and send appropriate filtering re- quests to its ISP.

Yet, this approach faces significant challenges: Given the magnitude of currently witnessed attacks, it is unlikely that an ISP alone has enough resources to protect multiple attacked clients. Moreover, asking for help from other ISPs is complicated, in that it requires special inter-ISP relationships that do not exist today and raises security issues. This dissertation presents Active Internet Traffic Filtering (AITF), an IP-layer defense mech- anism against distributed bandwidth-flooding attacks that addresses these challenges. Three key points guide the design of the presented solution: First, an “attack source” is defined as an entity that has been asked to stop sending certain traffic and has been caught disobeying; this definition simplifies the task of the network (no need to detect complex attack patterns) and prevents false positives (innocent hosts prove their innocence by obeying).

Second, attack traffic is blocked at routers located close to the attack sources; this is key for the mechanism’s scalability, as each net- work that hosts attack sources becomes responsible for blocking its own misbehaving clients. Third, a network that hosts attack sources either cooperates and helps block attack traffic, or risks losing its access to the victim; this is a strong incentive to cooperate, especially if the victim is a popular public-access site — as is often the case with flooding-attack victims. We show that Active Internet Traffic Filtering preserves a significant percentage of a victim’s bandwidth in the face of bandwidth flooding, while the per-client cost for each participating ISP is already affordable by today’s ISPs and not expected to increase as the Internet grows. We also show that AITF can be incrementally deployed in the Internet without any special inter-ISP relationships.

We conclude that the IP-layer of the Internet can provide an effective, scalable and deployable solution against distributed bandwidth-flooding attacks. Acknowledgments First, I want to thank my adviser, David R. Painfully honest and politically incorrect, DRC is not your typical PhD adviser. He is tough and uncompromising, in an ongoing mission to reveal the one and only truth, or “the way God intended us” to build the Internet.

I am grateful to have shared his mission for the last six years. Working with him was a bumpy, never boring, always rewarding ride: he taught me to (i) search for the e = me? answer to every problem, (ii) use Occam’s razor, and (iii) respect (but not yield to) the power of the hack —~ because, as all DSGers know, great things in life come in groups of three. I also want to thank the two other members of my thesis committee, Professors Nick Bambos and Nick McKeown, for having the patience to read this dissertation and provide constructive feedback. I am grateful to all those who honored me with their cooperation and/or friendship during my graduate studies: Professor Scott Shenker became my mentor during my internship at the Interna- tional Computer Science Institute and has generously offered his ideas and advice ever since.

Petros Maniatis patiently taught me how to work with others and became my link to the research commu- nity as well as a great friend. Athina Markopoulou and George Candea were the closest witnesses to my PhD journey; Athina took me under her wing when I first started; George taught me that research can be at the same time serious and fun; they both provided inspiration, comfort when things got rough, and a round-the-clock emergency service. Daniel Braga de Faria, my office mate for five years, bravely responded to untimely calls for research/philosophical discussions; together with Evan Greenberg, Dapeng Zhu, Mark Gritter (thank you for patiently answering questions like “why is it again that we don’t like virtual circuits?”), Vince Laviano (DSG meetings, not to mention post-meeting therapy, were never the same without you), Sam Liang and Tassos Argyros, they all helped make the ride smoother and more rewarding. Ken Duda, chief superintendent of all things that matter at Arastra, showed great understanding when I took time off to finish this dissertation.

vi Finally, I am grateful to my dearest friends Tania Yendiki and Dimitris Makris, who lent me a bit of their strength and determination whenever I lost faith in myself. And to my parents, Sophocles and Soteria, and my brother George, who stood faithfully in my corner, waiting to console me, put me back on my feet, and send me out to fight the next round; this dissertation is for them. vil Contents Abstract iv Acknowledgments vi 1 Introduction 1.1 Denial of Service and Bandwidth Flooding.2 Identifying Undesired Traffic 1. LH HQ kẻ n®+aD l3 Filtering Undesired Traffic 2.

QC Q Q Q Q Q Q Q n n nu và ky sa 1.ee 2 Related Work \o 2. uc ch ng kg ky g 2. ng gà hà gi gi ga kia 2.4 Hardware-friendly LSRR Implementations .2 Undesired-traffic IdentiicaHon. cuc ch ra vi yt 2.3 Undesired-traffic Filtering.

ch Quà kia kia va 2.1 Overlay-based Proactive Filtering. kg ky kia gia 2. Black-listing and PointsofControl.4 White-listing and Network Capabilities. Vili 3 Basic Protocol and Properties 21 3.

cu kg kg va 22 3.2 Undesired-traffic Identification. Path-based Wire-speed Filtering ©.5 Provider-client Message Authentication .16 Non-compromised Path. ng kg k kh kg ki v v k va 26 Z2. Q0kg ki ko 26 c6“1 xa.

ae ẽẽ Ma .5 Resource-consumption ContfoÏ. c c c ch HQ HH sa 29 3.3 Properties SH HA.1 Maximum Number ofBlockedFlows. ng Q kg kg kg vâng 34 3. Legitimate and Deaf SOUTC€S.

Q Q Q Q Q Q Q Q n n Q n k k kg gà kg kg kg va 39 3.5 Non-coordinated On-off Sources.6 Coordinated On-off Sources 2. Q Q Q Q Q Q Q cu va 42 343/7 AITFILImIS.4 Summary äẵẳỗĂIÏT.Ha 45 4 Resource Requirements and Scalability 46 4.1 Satisfying Outbound Filtering Requests 2.1 Wire-speed Filters per Client.2 Reduced Filtering Capacity.2 Satisfying Inbound Filtering Requests 2.1 Wire-speed Filters per Cooperating Clhent.2 DRAM per Cooperating Client.3 Resources per Non-cooperating Client. uc cu ng gà k k k k cv k ki ki ki Kia 51 ix 4.4 Evolution of Resource Requirements and Cost. 5 Operation in Untrusted Environments 56 5.1 Malicious Filtering Requests.1 Verifying Filtering-request Orlgin .2 Verifying Non-cooperation Claims.2 Non-cooperating Source Gateways cuc uc Q cu ee KT k kia 61 5.1 Classifying a Source Gateway as Non-cooperating .2 Long-term Aggregate Filtering and Escalaion.

Impact of Non-cooperating Gateways on the Receiver’s Tail Circuit .4 Maximum Number of Flows Blocked with Long-term Filters.3 Spoofed Addresses and Paths.1 Source-address Spoolng. ch ha va 66 5. cv k k kg kg xa va 67 5. ———— ee 71 6 Evaluation through Simulation 74 6.

cu ng gà ga kg và 74 6.2 Identification and Request Overhead. cu nu ca 76 6.3 Tail-circuit Capacity Loss: Non-coordinated Sources.4 Tail-circuit Capacity Loss: Coordinated Sources. 88 7 Conclusions 89 7A Summary =ốẮẽ 89 7.2 Future Work 0ee 91 7. gà kg kg ki kg kg k k k Na 92 A_ AITF Message Format 94 Bibliography 95 List of Tables 3.1 The parameters of the AITF protocol.

The example values are justified later in this chapter (when we discuss AITF properties) and in Chapter 4 (when we discuss AITF cost).2 Qualitative description of the receiver J's states. F’ is the undesired flow.3 State machine for the receiver R. The first column lists all states; the second column de- scribes the events that trigger a set of actions in each state; the third column describes in pseudo-code the actions that take place as a result of each event, including state transitions; the fourth column repeats the state to which we transition after these actions. F is the undesired flow and ?¿„ is the receiver’s gateway, Wy is the filtering window, defined in Table 3.4 Qualitative description of the receiver’s gateway (su) states.

F is the undesired flow; REQout is a parameter definedinTable3.5 State machine for the receiver’s gateway R,. The first column lists all states, the second column describes the events that trigger a set of actions in each state; the third column describes in pseudo-code the actions that take place as a result of each event, including state transitions; the fourth column repeats the state to which we transition after these actions. R is the undesired-traffic receiver, F is the undesired flow, and S,,, is the source gateway; REQoue and Tg, are AITF parameters defined in Table3.6 Qualitative description of the source gateway (S,,,) states. #' is the undesired flow, REQin, W; and Tg, are AITF parameters defined in Table3.

6 eee ee es 32 3.7 State machine for the source gateway Ss„. The first column lists all non-terminal states, the second column describes the events that trigger a set of actions in each state; the third column describes in pseudo-code the actions that take place as a result of each event, includ- ing state transitions; the fourth column repeats the state to which we transition after these actions, F is the undesired flow and S is the undesired-flow source. W;, REQ:, and Tas are parameters defined In Table3. Q2 nu nu kg va 33 Xi 3.8 Characteristics of the receiver and the undesired traffic that we use to quantify the effective- nessOfAITF 2.1 Qualitative description of the receiver (f)’s states with respect to a flow F.

Ty, is an AITF parameter defined in Table3.2 State machine for the receiver R.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ về phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng. Đề xuất AITF - giải pháp IP-layer hiệu quả và khả thi triển khai.

Luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Stanford University. Năm bảo vệ: 2006.

Luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" thuộc chuyên ngành Electrical Engineering. Danh mục: An Toàn Thông Tin.

Luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" có bao nhiêu trang?

Luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" có 119 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Phòng chống tấn công DDoS bandwidth flooding có khả năng mở rộng" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter