Reduction of Quality Attacks on Adaptation Mechanisms - Mina Guirguis
Luận án tiến sĩ khám phá cuộc tấn công RoQ khai thác lỗ hổng cơ chế thích ứng mạng. Phân tích động học hoạt động và đề xuất giải pháp bảo vệ hiệu quả.
Boston University Graduate School of Arts and Science
Computer Science
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
158
Thời gian đọc
24 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng là gì
Tấn công Reduction of Quality (RoQ) là loại tấn công mạng mới nhắm vào cơ chế thích ứng trong hệ thống máy tính và mạng. Khác với các cuộc tấn công truyền thống, RoQ attack không làm sập hệ thống mà giảm chất lượng dịch vụ một cách tinh vi. Luận án tiến sĩ của Mina Guirguis tại Boston University (2007) phát hiện lỗ hổng nghiêm trọng này. Tấn công khai thác động lực học hoạt động của adaptive mechanism - đặc tính hành vi tạm thời của chúng. Mục tiêu chính là giữ cơ chế thích ứng liên tục trong trạng thái chuyển tiếp không ổn định. Điều này ngăn hệ thống đạt được hiệu suất tối ưu. Tấn công RoQ đặc biệt nguy hiểm vì khó phát hiện và phòng thủ.
1.1. Định nghĩa tấn công giảm chất lượng RoQ
RoQ attack là phương thức tấn công khai thác cơ chế thích ứng của hệ thống. Kẻ tấn công không phá hủy dịch vụ hoàn toàn. Thay vào đó, chúng giảm Quality of Service (QoS) xuống mức không chấp nhận được. Tấn công này nhắm vào các thuộc tính mong muốn như tính ổn định, hiệu quả và công bằng. Cơ chế thích ứng được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống. RoQ attack biến những cơ chế này thành điểm yếu. Kẻ tấn công buộc hệ thống luôn ở trạng thái chuyển tiếp. Hệ thống không bao giờ đạt được trạng thái ổn định tối ưu.
1.2. Bối cảnh nghiên cứu an ninh mạng
Nghiên cứu được thực hiện tại Boston University Graduate School of Arts and Science. Luận án hoàn thành năm 2007 dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Azer Bestavros và Ibrahim Matta. Công trình mở ra hướng nghiên cứu mới về cybersecurity. Trước đó, các nghiên cứu network security tập trung vào tấn công từ chối dịch vụ (DoS). RoQ attack khác biệt hoàn toàn về bản chất và phương thức. Nghiên cứu nhận hỗ trợ từ National Science Foundation và Fortress Technologies. Kết quả có ý nghĩa quan trọng cho thiết kế hệ thống phụ thuộc.
1.3. Tầm quan trọng của nghiên cứu
Phát hiện lỗ hổng RoQ attack có ý nghĩa then chốt cho an ninh mạng hiện đại. Hầu hết hệ thống máy tính và mạng đều sử dụng cơ chế thích ứng. Các cơ chế này tối ưu hóa hiệu suất trong môi trường động. Tấn công RoQ biến điểm mạnh thành điểm yếu nghiêm trọng. Nghiên cứu giúp thiết kế hệ thống dependable computing an toàn hơn. Phát hiện này thay đổi cách tiếp cận bảo mật adaptive mechanism. Các nhà nghiên cứu cần xem xét lại thiết kế cơ chế thích ứng.
II. Cơ chế thích ứng và lỗ hổng bảo mật
Cơ chế thích ứng (adaptive mechanism) là thành phần cốt lõi trong hệ thống mạng hiện đại. Chúng tự động điều chỉnh tham số để duy trì hiệu suất tối ưu. Các cơ chế này đảm bảo tính ổn định, hiệu quả và công bằng trong phân phối tài nguyên. Tuy nhiên, luận án phát hiện chúng chứa lỗ hổng bảo mật nghiêm trọng. Kẻ tấn công có thể khai thác đặc tính hành vi tạm thời (transient behavior) của adaptive mechanism. Trong quá trình chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, hệ thống dễ bị tổn thương. RoQ attack tận dụng khoảng thời gian chuyển tiếp này. Kết quả là QoS degradation liên tục mà không làm sập hệ thống.
2.1. Nguyên lý hoạt động cơ chế thích ứng
Adaptive mechanism điều chỉnh tham số dựa trên điều kiện mạng. Chúng giám sát liên tục các chỉ số hiệu suất như băng thông, độ trễ, tỷ lệ mất gói. Khi phát hiện thay đổi, cơ chế tự động điều chỉnh để tối ưu hóa. Quá trình này bao gồm hai giai đoạn: chuyển tiếp và ổn định. Trong giai đoạn chuyển tiếp, hệ thống điều chỉnh tham số. Giai đoạn ổn định là khi hệ thống đạt trạng thái tối ưu. Cơ chế thích ứng được thiết kế để nhanh chóng đạt trạng thái ổn định. Tuy nhiên, thiết kế này tạo ra lỗ hổng cho RoQ attack.
2.2. Đặc tính hành vi tạm thời
Transient behavior là giai đoạn hệ thống chuyển đổi giữa các trạng thái. Trong giai đoạn này, hiệu suất thường không ổn định và dưới mức tối ưu. Hệ thống cần thời gian để hội tụ về trạng thái cân bằng mới. Đặc tính này là mục tiêu chính của tấn công giảm chất lượng. Kẻ tấn công kích hoạt liên tục các giai đoạn chuyển tiếp. Hệ thống không bao giờ có cơ hội ổn định. QoS degradation xảy ra liên tục trong suốt quá trình. Người dùng hợp pháp chịu ảnh hưởng nghiêm trọng.
2.3. Lỗ hổng trong thiết kế hệ thống
Thiết kế cơ chế thích ứng thường không xem xét kịch bản tấn công RoQ. Các nhà thiết kế tập trung vào hiệu suất trong điều kiện bình thường. Họ giả định rằng giai đoạn chuyển tiếp là ngắn và hiếm. RoQ attack phá vỡ giả định này bằng cách tạo chuyển tiếp liên tục. Lỗ hổng này tồn tại ở cấp độ thiết kế cơ bản. Không thể vá lỗi đơn giản mà cần thiết kế lại. Luận án đề xuất các nguyên tắc thiết kế mới để chống RoQ. Hệ thống cần cân bằng giữa khả năng thích ứng và bảo mật.
III. Phương pháp nghiên cứu RoQ Attack
Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu đa chiều để phân tích tấn công RoQ. Nghiên cứu kết hợp mô hình lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm thực tế. Phương pháp tiếp cận toàn diện này đảm bảo tính chính xác và ứng dụng thực tiễn. Nghiên cứu bắt đầu bằng phân tích lý thuyết về động lực học của adaptive mechanism. Sau đó, xây dựng mô hình toán học mô tả hành vi của RoQ attack. Các mô hình được kiểm chứng qua mô phỏng mạng quy mô lớn. Cuối cùng, thực nghiệm trên môi trường mạng thực để xác nhận kết quả. Nghiên cứu viên Yuting Zhang hỗ trợ công việc thực nghiệm. Phương pháp này đảm bảo kết quả có giá trị khoa học cao.
3.1. Phân tích lý thuyết cơ chế thích ứng
Nghiên cứu bắt đầu với phân tích toán học chi tiết về adaptive mechanism. Mục tiêu là hiểu rõ đặc tính động lực học của các cơ chế này. Phân tích tập trung vào hành vi chuyển tiếp và điều kiện hội tụ. Nghiên cứu xác định các tham số quan trọng ảnh hưởng đến tính ổn định. Từ đó, xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình thích ứng. Mô hình cho phép dự đoán hành vi hệ thống trong các tình huống khác nhau. Phân tích lý thuyết tạo nền tảng cho thiết kế RoQ attack. Kết quả chỉ ra các điểm yếu có thể khai thác.
3.2. Mô phỏng và thử nghiệm mạng
Sau phân tích lý thuyết, nghiên cứu chuyển sang giai đoạn mô phỏng. Sử dụng các công cụ mô phỏng mạng để tạo môi trường thử nghiệm. Mô phỏng cho phép kiểm soát chính xác các tham số và điều kiện. Nghiên cứu thử nghiệm RoQ attack trên nhiều loại adaptive mechanism khác nhau. Kết quả mô phỏng xác nhận hiệu quả của tấn công. Các thử nghiệm đo lường mức độ QoS degradation trong các kịch bản khác nhau. Dữ liệu thu thập được phân tích để rút ra các quy luật. Mô phỏng cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về mối đe dọa RoQ.
3.3. Thực nghiệm trên môi trường thực tế
Giai đoạn cuối cùng là thực nghiệm trên mạng thực. Mục tiêu là xác nhận kết quả lý thuyết và mô phỏng trong môi trường thực tế. Thực nghiệm được thực hiện trong môi trường kiểm soát an toàn. Nghiên cứu đo lường tác động thực tế của RoQ attack lên network security. Kết quả cho thấy tấn công có hiệu quả cao trong thực tế. Thực nghiệm cũng đánh giá khả năng phát hiện của các hệ thống bảo mật hiện có. Hầu hết hệ thống không phát hiện được RoQ attack. Kết quả thực nghiệm nhấn mạnh tính cấp thiết của vấn đề.
IV. Tác động của RoQ đến Quality of Service
Tấn công RoQ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến Quality of Service của hệ thống mạng. Khác với tấn công DoS truyền thống làm sập hoàn toàn dịch vụ, RoQ attack giảm chất lượng dịch vụ xuống mức không sử dụng được. Người dùng hợp pháp trải nghiệm độ trễ cao, mất gói tin liên tục và băng thông thấp. Tác động này kéo dài trong suốt thời gian tấn công. Hệ thống vẫn hoạt động nhưng hiệu suất giảm mạnh. QoS degradation ảnh hưởng đến tất cả người dùng, không chỉ mục tiêu cụ thể. Điều này làm cho tấn công RoQ đặc biệt nguy hiểm trong môi trường sản xuất. Tổn thất kinh tế và uy tín có thể rất lớn.
4.1. Giảm băng thông và tăng độ trễ
RoQ attack buộc adaptive mechanism liên tục điều chỉnh tham số băng thông. Hệ thống không bao giờ đạt được phân bổ băng thông tối ưu. Người dùng hợp pháp nhận được băng thông thấp hơn nhiều so với bình thường. Độ trễ tăng cao do hệ thống liên tục trong trạng thái chuyển tiếp. Các gói tin phải chờ đợi lâu hơn để được xử lý. Ứng dụng thời gian thực như VoIP và video streaming bị ảnh hưởng nặng nề. Chất lượng cuộc gọi giảm, video bị giật lag liên tục. Trải nghiệm người dùng xuống mức không chấp nhận được.
4.2. Mất gói tin và mất ổn định
Trong trạng thái chuyển tiếp liên tục, tỷ lệ mất gói tin tăng cao. Hệ thống không có thời gian để ổn định và tối ưu hóa bộ đệm. Gói tin bị loại bỏ do tràn bộ đệm hoặc timeout. Mất gói tin dẫn đến phải truyền lại, làm tăng thêm tải mạng. Chu trình này tạo ra hiệu ứng domino làm tình hình tồi tệ hơn. Tính ổn định của kết nối bị phá vỡ hoàn toàn. Các giao thức truyền tải như TCP hoạt động kém hiệu quả. Throughput thực tế giảm xuống rất thấp so với khả năng mạng.
4.3. Ảnh hưởng đến công bằng phân phối tài nguyên
RoQ attack phá vỡ tính công bằng trong phân phối tài nguyên mạng. Cơ chế thích ứng được thiết kế để đảm bảo phân phối công bằng giữa các luồng. Tấn công làm cho một số luồng nhận được nhiều tài nguyên hơn các luồng khác. Sự bất công này không phải do ưu tiên hợp lệ mà do tấn công. Người dùng hợp pháp cạnh tranh không công bằng với kẻ tấn công. Một số người dùng có thể bị cắt kết nối hoàn toàn. Tính công bằng là thuộc tính quan trọng của network security. RoQ attack vi phạm nghiêm trọng nguyên tắc này.
V. Chiến lược phòng thủ chống tấn công RoQ
Luận án không chỉ phát hiện lỗ hổng mà còn đề xuất các chiến lược phòng thủ. Phòng thủ chống RoQ attack đòi hỏi cách tiếp cận đa lớp và toàn diện. Không thể dựa vào một biện pháp đơn lẻ để ngăn chặn hoàn toàn. Chiến lược phòng thủ bao gồm phát hiện sớm, giảm thiểu tác động và thiết kế lại cơ chế thích ứng. Hệ thống cần giám sát liên tục các chỉ số bất thường. Khi phát hiện dấu hiệu RoQ attack, cần kích hoạt cơ chế phản ứng nhanh. Thiết kế lại adaptive mechanism để chống lại khai thác động lực học. Mục tiêu là tạo hệ thống vừa linh hoạt vừa an toàn trước RoQ attack.
5.1. Phát hiện sớm dấu hiệu tấn công
Phát hiện sớm là tuyến phòng thủ đầu tiên chống RoQ attack. Hệ thống cần giám sát tần suất chuyển tiếp trạng thái của adaptive mechanism. Nếu tần suất này cao bất thường, có thể đang bị tấn công. Giám sát các mẫu hành vi của luồng dữ liệu để phát hiện bất thường. RoQ attack tạo ra các mẫu đặc trưng có thể nhận diện. Sử dụng machine learning để phân tích hành vi và phát hiện anomaly. Hệ thống cảnh báo cần kích hoạt ngay khi phát hiện dấu hiệu. Phát hiện sớm cho phép giảm thiểu thiệt hại và phản ứng kịp thời.
5.2. Cơ chế giảm thiểu tác động
Khi phát hiện RoQ attack, cần kích hoạt cơ chế giảm thiểu ngay lập tức. Cách ly các luồng đáng ngờ để ngăn chúng ảnh hưởng toàn bộ hệ thống. Giới hạn tần suất thay đổi trạng thái của adaptive mechanism. Ngăn không cho hệ thống chuyển tiếp quá thường xuyên. Sử dụng các thuật toán lọc để làm mịn tín hiệu điều khiển. Điều này giảm độ nhạy với các nhiễu loạn do tấn công tạo ra. Ưu tiên bảo vệ người dùng hợp pháp bằng cách duy trì QoS tối thiểu. Cơ chế này mua thời gian để phân tích và phản ứng đầy đủ.
5.3. Thiết kế lại cơ chế an toàn hơn
Giải pháp lâu dài là thiết kế lại adaptive mechanism chống RoQ. Cơ chế mới cần cân bằng giữa khả năng thích ứng và tính bảo mật. Giới hạn tốc độ thay đổi tham số để ngăn khai thác động lực học. Sử dụng các thuật toán thích ứng robust hơn, ít nhạy cảm với nhiễu. Tích hợp cơ chế xác thực và kiểm soát truy cập vào quá trình thích ứng. Thiết kế với giả định rằng hệ thống sẽ bị tấn công. Áp dụng nguyên tắc security by design ngay từ đầu. Cơ chế mới cần được kiểm thử kỹ lưỡng trước khi triển khai.
VI. Ý nghĩa và hướng nghiên cứu tương lai
Luận án của Mina Guirguis mở ra hướng nghiên cứu mới quan trọng trong cybersecurity. Phát hiện RoQ attack thay đổi cách hiểu về lỗ hổng bảo mật trong hệ thống thích ứng. Nghiên cứu có ý nghĩa lý thuyết sâu sắc và ứng dụng thực tiễn rộng rãi. Kết quả ảnh hưởng đến thiết kế hệ thống mạng, giao thức truyền thông và cơ chế bảo mật. Công trình được National Science Foundation và Fortress Technologies hỗ trợ. Nhiều hướng nghiên cứu tương lai được mở ra từ luận án này. Cần nghiên cứu sâu hơn về các biến thể RoQ attack trên các hệ thống khác. Phát triển các công cụ tự động phát hiện và phòng thủ RoQ. Tích hợp kiến thức này vào giáo dục an ninh mạng.
6.1. Đóng góp cho lý thuyết an ninh mạng
Luận án đóng góp quan trọng cho lý thuyết network security hiện đại. Phát hiện loại tấn công mới hoàn toàn khác với các tấn công đã biết. RoQ attack không phá hủy mà khai thác đặc tính thiết kế của hệ thống. Đây là paradigm shift trong cách suy nghĩ về an ninh mạng. Nghiên cứu chứng minh rằng cơ chế tối ưu hóa có thể trở thành lỗ hổng. Các nhà nghiên cứu cần xem xét lại giả định về tính an toàn. Luận án cung cấp framework lý thuyết để phân tích loại tấn công này. Kết quả có giá trị cho cộng đồng nghiên cứu toàn cầu.
6.2. Ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp
Kết quả nghiên cứu có ứng dụng trực tiếp trong thiết kế hệ thống thực tế. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng cần đánh giá lại cơ chế thích ứng. Thiết bị mạng như router, switch cần được cập nhật để chống RoQ. Các công ty bảo mật có thể phát triển sản phẩm phát hiện RoQ attack. Fortress Technologies đã hỗ trợ nghiên cứu vì thấy giá trị ứng dụng. Kết quả giúp nâng cao độ tin cậy của dependable computing systems. Các tiêu chuẩn an ninh mạng cần được cập nhật để bao gồm RoQ. Ứng dụng thực tiễn tạo giá trị kinh tế đáng kể.
6.3. Hướng phát triển nghiên cứu tiếp theo
Nhiều hướng nghiên cứu hứa hẹn mở ra từ luận án này. Nghiên cứu RoQ attack trên các loại adaptive mechanism khác như cloud computing, IoT. Phát triển thuật toán machine learning để phát hiện RoQ tự động. Nghiên cứu tác động của RoQ lên các giao thức mạng cụ thể. Thiết kế các cơ chế thích ứng mới inherently secure chống RoQ. Phân tích kinh tế về chi phí tấn công và phòng thủ RoQ. Nghiên cứu khía cạnh pháp lý và chính sách liên quan đến RoQ. Tích hợp kiến thức RoQ vào chương trình đào tạo cybersecurity. Tương lai nghiên cứu về RoQ attack rất rộng mở.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (158 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBOSTON UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF ARTS AND SCIENCE Dissertation REDUCTION-OF-QUALITY ATTACKS ON ADAPTATION MECHANISMS MINA GUIRGUIS B., Boston University, 2005 Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy 2007 UMI Number: 3240623 Copyright 2006 by Guirguis, Mina All rights reserved. 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 3240623 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 MINA GUIRGUIS 2006 Approved by First Reader Azer Ẹ| 6 Bestavros, Ph. Professor of Computer Science Boston University Second Reader AMAL Tbrahim Matta, Ph. Associate Professor of Computer Science Boston University Third Reader "; Katabi, Pal pdistant Professdf of Computer Science assachusetts Institute of Technology Acknowledgments Looking back over the past few years, I am most certain that this work would not have been of any significance, if it was not for the support and help that I have received from many individuals during my graduate career at Boston University.
I am most grateful and truly indebted to my advisors, Azer Bestavros and Ibrahim Matta, for they have taught me how to be a computer scientist. They have supported me tremendously throughout my Ph. program and have been much more than advisors; they have been teachers, mentors and friends. They have always maintained an open door, offering their time and help, no matter how their schedules seemed busy.
The time I have spent interacting with them has benefited me extremely, not just on the academic level but also on the personal level. I would like to thank John Byers and Mark Crovella for their valuable feedback on different pieces of my research work, for supporting me with their recommendation letters and for serving on my thesis committee. I would also like to thank Dina Katabi, for her feedback on earlier versions of this thesis and for serving on my thesis committee. I would also like to thank Abdelsalam Heddaya and Sonia Fahmy for their efforts throughout my job application process.
They have supported me with recommendation letters and have always made sure to let me know of any opportunities that would be of an interest to me. I would like to specially thank Yuting Zhang for her help with some of the experimental work done in this thesis. Additional support for my research work has been provided by the National Science Foundation and by Fortress Technologies. I would like to thank Owais Hassan and Magued Barsoum for their support during my internships at Fortress and beyond.
I am very grateful to Fady Barsoum for his constant support as early as I could re- member. He has invested great efforts in following up with my applications when I was applying for graduate schools and he has always been there for me when I needed advice. iv There is no way to thank my family enough, for their love, support and prayers that brought me to this stage of my career and brought my thesis to completion. I would also like to thank George Atia, Hany Morcos, Karim Mattar, Maria Mitsi, Dan Buzan, and Xiaoyu Jiang for their support during my Ph.
Special thanks to Raymond Sweha for his help in submitting my thesis and paperwork for graduation. Finally, I would like to thank all members of the WING, NRG and BOSS for the wonderful times that I spent at Boston University. REDUCTION-OF-QUALITY ATTACKS ON ADAPTATION MECHANISMS (Order No. ) MINA GUIRGUIS Boston University, Graduate School of Arts and Science, 2007 Major Professor: Azer Bestavros, Professor of Computer Science Department ABSTRACT One important consideration in realizing dependable computing systems and networks is to uncover vulnerabilities in their designs to adversarial attacks.
Currently, the designs of these systems employ different forms of adaptation mechanisms in order to optimize their performance by ensuring that desirable properties, such as stability, efficiency and fairness, are not compromised. This thesis discovers and studies a new type of adversarial attacks that target such adaptation mechanisms by exploiting their dynamics of operation — ?., the characteristics of their transient behavior. We coin this new breed of adversarial attacks, Reduction of Quality (RoQ) attacks. The premise of RoQ attacks is to keep an adaptive mechanism constantly in a transient state, effectively depriving the system from much of its capacity and significantly reducing its service quality.
In this thesis we develop a general control-theoretic framework that provides a uni- fied approach to modeling and vulnerability assessment of the dynamics underlying RoQ exploits. Within this framework, we introduce and formalize the notion of an attack ” Po- tency” that capitalizes on the attacker’s best incentive: maximizing the marginal utility of its attack traffic. Unlike traditional brute-force Denial of Service attacks that aim to take down a system at any cost, RoQ attacks aim to maximize the damage inflicted on a system through consuming an innocuous, small fraction of that system’s hijacked capacity. vi We instantiate our framework using detailed analytical models and associated metrics on a series of adaptation mechanisms that are commonly used in networking protocols, end- system admission controllers and load balancers.
We assess the impact of RoQ attacks using analysis, simulations, and Internet experiments. We identify key factors that expose the tradeoffs between resilience and susceptibility to RoQ attacks. These factors could be used to harden adaptation mechanisms against RoQ exploits, in addition to developing new forms of countermeasures and defense mechanisms. vii Contents 1 Introduction eCoNŒRFO 1.
1 co Ca 6 8 L6 an 1. 00800 eae “ca 6 1 U18 8 2 RoQ Attack Definition and Premise 11 2.1 Attack Goal and Definition .2 Adaptation as an Optimization Process. ee ee 17 3 RoQ Attacks on Network Transport Protocols 20 3.3 Numerical and Simulation Results .4 Internet Experiments and Implementation Results cS g 31 3.c R1 1 8 SA 35 Distributed RoQ Attacks for Stealing Bandwidth 41 Attack Definition. cv và số Ce HC R6 8 C8 411 RoQ Attack Construction .2 Selecting the Targeted links .3 A Lower Bound on Zombies .3 Internet Experiments and Implementation Results 4.
EU NÓ L8 viii 5 Bounds on the Impact of Low-Rate Attacks 50 5. ee oe SA 1 K6 8 8 8 8 51 5. uc ee ee, 55 5.2 Low-Rate Attacks 2. es Se SS L9 56 5.
e ue v1 YÊU ÔN 56 5.2 Reduction of Quality Attacks .2 An Outline for a Possible Defense Mechanism .3 RTO Randomization vs. Randomized Attacker 66 6 RoQ Attacks on End-System Admission Controllers 68 6.4 Internet Experiments and Implementation Results. ¬ 82 7 RoQ Attacks on End-System Load Balancers 7. cuc ch cu ko {R6 C8 8 R8 7.
eee ee oe. An Upper Bound on Attack Potency .2 Potency for Dynamic Load Balancing .3 A Lower Bound on Attack Potency. ee ee Ce .5 Internet Experiments and Implementation Results — 8 Conclusions, Derivative Work and Future Work 119 8.2 Derivative Work and Impact.1 Exposing Additional Vulnerabilities in Adaptation Mechanisms .2 Other (Less Harmful and More Plausible) RoQ-like Exploits.3 Control-Plane Intrusion Detection System ¬ 123 Appendix A 124 Appendix B 126 References 130 Curriculum Vitae 138 List of Tables 3.1 Potency values for Bandwidth (withQ=1) .2 Potency values for Delay Jitter (withQ=1).1 Gain Ratio for different round-trip time TCP connections .1 Model parameters for a PI admission controller. 71 71 Model parameters for load balancing policles.
0 e 90 x1 List of Figures 11 Thesis organization. cv kg vn kg kg gà kg và 9 21 A general block diagram for the adaptation mechanisms considered. 14 2:2 An example of a pricing function and the effect of a RoQ attack. 15 2:3 Attack potency versus attack peak rate for different 9 values.
19 3-1 Block diagram showing the feedback control system for TCP and RED. 22 3:2 Vulnerability assessment of TCP+RED and TCP+DropTail to RoQ attacks. 26 3:3 Tuning RoQ attack parameters to maximize potency for link bandwidth. 30 3-4 Tuning RoQ attack parameters to maximize potency for delay jitter.
31 đỗ Setup for Internet Experiments. 0 0 HQ nh Q va va 32 j.6 RoQ attack potency as the attack period T is changed. 33 3:7 RoQ attack potency as the attack duration 7 is changed.1 Adversarial scheme considered for distributed RoQ attacks. 39 4-2 A more detailed view of the adversarial scheme considered.
41 4:3 A lower bound on zombies for different probabilities and degrees.4 The two-link topology used in ns-2 simulation experiments. 45 4:5 Improvement in allocated bandwidth as the level of DoS attack increases. 45 4:6 Improvement in allocated bandwidth as r changes for a fixed Tanddé. 46 4:7 The five-link topology used in ns-2 simulation experiments.
46 4:8 Throughput allocated to each flow from the BC flows.9 Setup for Internet experimenf§. 48 4:10 Throughput allocated to the connection between C4 and S90. 49 xi 5-1 Buffer process and window evolution via the AIMD mechanism. 5:2 Under-utilization due to a Shrew attack at saturation.
5:3 Under-utilization due to a Shrew attack at full buffer. 5:4 Normalized potency versus buffer size for different attack variants. 5:5 Under-utilization due to a RoQ attack at saturation. 5-6 Under-utilization due to a Shrew attack at full buffer.
5-7 Assessment of RTO randomization for different RTT connections. 5:8 Impact of different ranges of randomization under periodic attack. 5-9 Impact of different ranges of randomization under randomized attack. 6-1 Block diagram for the components of the admission control feedback loop.
70 6:2 Linearized instances for the web-server model functions. 70 6:3 Numerical assessment of admission controllers to RoQ attacks. 78 6-4 Setup for Internet experiments. 0 ee và 80 6:5 Experimental assessment of admission controllers to RoQ attacks.
81 71 A general setup for load balancing. ee 89 7:2 Vulnerability assessment for proportional load-balancing to RoQ attacks. 99 7:3 Vulnerability assessment for weighted load-balancing to RoQ attacks. 99 7-4 Vulnerability assessment for least-loaded load-balancing to RoQ attacks.
100 7:5 Attack potency under different balancing policies. 101 76 Simulation result for the optimal balancing policy. 103 77 Vulnerability assessment for proportional load balancers. 104 7:8 Impact of feedback delay on the attack potency .004 105 7-9 Service degradation model as a linear function of the queue size.
107 7:10 Impact of overhead/thrashing on attack potency. 108 7-11 Changes in the queue size observed by a monitor. 109 7-12 Impact of Ø on the admission ratio under proportional balancing policy. 111 7-13 Experimental assessment for the proportional load-balancer (@ = 0.
113 xi1 7-14 Experimental assessment for the weighted load-balancer (y=0. 115 7-15 Experimental assessment for the least-loaded load-balancer. 116 7-16 Experimental assessment for load balancing policies to RoQ attacks. 117 7-17 Effect of feedback update periods.
0004 ee 117 XIV List of Abbreviations AIMD. Additive Increase Multiplicative Decrease AQM. Active Queue Management DDoS _. Distributed Denial of Service DoS.
Denial of Service DTW. Dynamic Time Warping ESM _. End System Multicast FRED. Flow Random Early Drop TT.
Internet Protocol PL. Proportional Integral RED. Random Early Detection REM. Random Exponential Marking RoQ —.
Reduction of Quality RIT. Round-Trip Time TCP _. Transmission Control Protocol 10) D). User Data-gram Protocol VoIP _.
Voice over Internet Protocol xv Chapter 1 Introduction The Internet continues to play a vital role in our daily lives with a profound impact on our economy and on our society.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ khám phá cuộc tấn công RoQ khai thác lỗ hổng cơ chế thích ứng mạng. Phân tích động học hoạt động và đề xuất giải pháp bảo vệ hiệu quả.
Luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Boston University Graduate School of Arts and Science. Năm bảo vệ: 2007.
Luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" thuộc chuyên ngành Computer Science. Danh mục: An Toàn Thông Tin.
Luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" có bao nhiêu trang?
Luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" có 158 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Cuộc tấn công RoQ trên cơ chế thích ứng - Luận án tiến sĩ" 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.