內(nèi)容中心網(wǎng)絡興趣包泛洪攻擊對策研究.pdf

1、隨著信息技術的飛速發(fā)展和新型網(wǎng)絡應用的不斷涌現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)的通信模式已經(jīng)由以主機網(wǎng)絡地址為中心的互聯(lián)互通，逐漸演變?yōu)橐詢?nèi)容為中心的信息共享，這催生了內(nèi)容中心網(wǎng)絡架構的興起。內(nèi)容中心網(wǎng)絡直接依據(jù)內(nèi)容的名字完成信息的分發(fā)和獲取，網(wǎng)絡中傳輸?shù)呐d趣包/數(shù)據(jù)包不攜帶用戶的位置或身份信息，具有一定的安全優(yōu)勢。然而，內(nèi)容中心網(wǎng)絡仍難免遭受某些網(wǎng)絡攻擊的侵害，例如，以易于發(fā)動且危害巨大而著稱的興趣包泛洪攻擊。本文圍繞興趣包泛洪攻擊的兩種不同類型——主流的虛

2、假興趣包泛洪攻擊(Interest Flooding Attack with FakeInterests，IFA-F)和非主流的真實興趣包泛洪攻擊(Interest Flooding Attack withReal Interests，IFA-R)，研究相應的對抗策略。論文主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　1)提出了IFA-F攻擊危害分析理論模型。本文采用興趣包拒絕概率表征IFA-F攻擊導致的網(wǎng)絡危害程度，推導了IFA-F攻擊時單路由器

3、和小型網(wǎng)絡拓撲的興趣包拒絕概率。基于此模型，本文從理論上分析了內(nèi)容中心網(wǎng)絡內(nèi)容流行度分布、路由器緩存空間大小、路由器待定興趣表大小及其條目生存時間等關鍵參數(shù)對IFA-F攻擊所造成興趣包拒絕概率的影響，并進行了相應的仿真驗證。模型分析和仿真結果表明，IFA-F攻擊導致網(wǎng)絡興趣包拒絕概率顯著增大，降低了網(wǎng)絡性能;網(wǎng)絡中訪問高流行度內(nèi)容的興趣包拒絕概率較低;增大路由器緩存空間或待定興趣表容量，降低待定興趣表條目的生存時間，均可降低IFA-F攻

4、擊時網(wǎng)絡的興趣包拒絕概率。
　　2)本文首次提出了一種可行的IFA-F攻擊探測和抑制實現(xiàn)方法——基于限速機制的惡意興趣包路由器對抗策略。該對策充分利用內(nèi)容中心網(wǎng)絡路由器待定興趣表記錄興趣包狀態(tài)的特征，基于路由器待定興趣表條目的超時情況統(tǒng)計IFA-F惡意興趣包名字前綴，并通過動態(tài)調(diào)整惡意名字前綴對應的興趣包準入速率，減輕IFA-F攻擊對路由器內(nèi)存資源的惡意消耗程度。性能評估結果表明，惡意興趣包路由器對抗策略可以通過探測IFA-F惡意

5、興趣包的名字前綴信息，有效抑制惡意興趣包的準入速率，從而使得路由器在遭受IFA-F攻擊時仍保持基本的興趣包轉發(fā)能力。
　　3)為實現(xiàn)細粒度的IFA-F攻擊探測和抑制方案，本文提出了基于模糊邏輯和路由器協(xié)作的惡意興趣包協(xié)同對抗策略。該對策在路由器上監(jiān)測待定興趣表使用率以及條目超時比率，并基于模糊邏輯綜合判別IFA-F攻擊的存在性，以實現(xiàn)對IFA-F攻擊的探測功能;同時，通過路由器協(xié)作機制，將預警消息從探測到IFA-F攻擊的路由器反饋

6、至網(wǎng)絡的接入路由器，最終在接入路由器處阻斷惡意興趣包，達到抑制IFA-F攻擊危害的效果?；谡鎸嵕W(wǎng)絡拓撲和用戶行為模型的仿真表明，惡意興趣包協(xié)同對抗策略減輕了IFA-F攻擊對路由器內(nèi)存資源的惡意消耗，提高了合法興趣包的內(nèi)容獲取成功率，并降低了興趣包的內(nèi)容獲取時延。
　　4)在分析內(nèi)容中心網(wǎng)絡現(xiàn)有典型興趣包轉發(fā)策略安全性的基礎上，本文首次提出了一種對抗IFA-F攻擊的興趣包/數(shù)據(jù)包安全轉發(fā)策略。該策略引入一種新的基于包標記技術、不依

7、賴于待定興趣表的興趣包/數(shù)據(jù)包轉發(fā)機制，將IFA-F惡意興趣包從路由器待定興趣表中徹底解耦合，并以較小的網(wǎng)絡帶寬消耗，從本質上切斷了IFA-F惡意興趣包對路由器待定興趣表內(nèi)存資源的消耗。仿真結果表明，相比基于限速機制的IFA-F攻擊對抗方法，本文提出的興趣包/數(shù)據(jù)包安全轉發(fā)策略可以明顯減小路由器內(nèi)存資源消耗量，提高內(nèi)容中心網(wǎng)絡的IFA-F攻擊對抗能力。
　　5)針對非主流類型的真實興趣包泛洪攻擊——IFA-R攻擊，本文提出了一種雙