Exploring programmable networks for effective pushback-based detection and mitigation of DDoS attacks

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: González, Libardo Andrey Quintero
• Orientador(a): Gaspary, Luciano Paschoal
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: P4; Mitigação; Ataques cibernéticos; Planos de dados programáveis; Aprendizado de máquina
• Palavras-chave em Inglês: SDN; Programmable Data Plane; DDoS Attack; Entropy; Push back
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/249479

Infraestrutura de rede e servidores são alvos de diversos tipos de ataques diariamente. Um dos tipos mais comuns e devastadores são os ataques distribuídos de negação de serviço (DDoS - Distributed Denial of Service), que visam esgotar recursos e impactar diretamente na disponi bilidade dos serviços. Embora o problema tenha sido investigado há pelo menos duas décadas, as propostas falham em detectar e mitigar rapidamente os ataques DDoS em andamento, ao mesmo tempo em que são precisos e empurram os ataques o mais longe possível da vítima (economizando recursos de rede). O surgimento de planos de dados programáveis permite novas soluções de segurança com potencial para resolver essas deficiências. Como primeiro esforço de pesquisa, nesta dissertação, apresentamos o BUNGEE, um mecanismo de pushback colaborativo em rede para mitigação de ataques DDoS que é executado inteiramente no plano de dados. Esse mecanismo é capaz de, localmente em um determinado switch, identificar en dereços IP suspeitos (através do uso de análise contínua de entropia IP) e propagá-los para outros switches. Os diferentes switches que estão cientes dos suspeitos impõem uma estra tégia de pushback para repelir ataques potenciais. Como evolução do BUNGEE, propomos o BUNGEE-ML, uma abordagem inovadora e híbrida que combina o rápido processamento do plano de dados e a alta capacidade e inteligência do plano de controle para mitigação de DDoS. O BUNGEE-ML monitora continuamente o tráfego no plano de dados para detectar anomalias na rede e fornece modelos de aprendizado de máquina (executando no plano de controle) com entradas para realizar uma análise de tráfego aprofundada. Nós nos referimos a isso como coo peração vertical. Além disso, nossa abordagem empurra progressivamente o tráfego malicioso para mais longe da vítima por meio da coordenação de mitigação horizontal entre os disposi tivos de encaminhamento. Nossa avaliação de um protótipo construído em P4 demonstra que o BUNGEE-ML é altamente preciso na identificação e mitigação de fontes de ataque devido à cooperação vertical e tem um baixo consumo de recursos. Além disso, nossa estratégia de pushback economiza largura de banda da rede, mitigando o tráfego não legítimo mais próximo de suas fontes.