Luận văn thạc sĩ về chống tấn công từ chối dịch vụ phân tán tần suất thấp

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu vnu uet chống tấn công từ chối dịch vụ phân tán tần suất thấp luận văn ths công nghệ thông tin 60, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đại Thọ
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Chống tấn công từ chối dịch vụ phân tán tần suất thấp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH SÁCH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: BACKGROUND
• 1.1. Điều khiển tắc nghẽn TCP
• 1.2. Các giai đoạn TCP
• 1.3. Cơ chế Timeout TCP
• 1.4. Kiểm soát tắc nghẽn
• 1.5. Quản lý hàng đợi tích cực
• 2. CHƯƠNG 2: TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ
• 2.1. Khái niệm tấn công từ chối dịch vụ
• 2.2. Cách thức chung tấn công từ chối dịch vụ
• 2.2.1. Khai thác các điểm yếu của mục tiêu
• 2.2.2. Tấn công vào giao thức
• 2.2.3. Tấn công vào Middleware
• 2.2.4. Tấn công vào ứng dụng
• 2.2.5. Tấn công vào tài nguyên
• 2.3. Cách thức tấn công LDoS
• 2.4. Các phương pháp chống tấn công LDoS
• 2.4.1. Cơ chế router-assisted
• 2.4.2. Cơ chế End-point
• 2.4.3. Thuật toán Robust RED (RRED)
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 3.1. Nhược điểm của thuật toán RRED
• 3.2. Phương pháp
• 3.3. Kết quả mô phỏng
• 3.3.1. Kịch bản mô phỏng
• 3.3.2. Kết quả biến thiên theo chu kỳ
• 3.3.3. Kết quả biến thiên theo độ rộng bùng nổ tấn công
• 3.3.4. Kết quả biến thiên theo tốc độ bùng nổ tấn công
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tấn công từ chối dịch vụ tần suất thấp

Tấn công từ chối dịch vụ (DoS) đã trở thành một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với an ninh mạng hiện nay. Đặc biệt, tấn công từ chối dịch vụ phân tán (DDoS) và tấn công từ chối dịch vụ tần suất thấp (LDoS) đang gia tăng về mức độ phức tạp và quy mô. Tấn công LDoS thường không gây ra sự chú ý ngay lập tức, nhưng có thể làm giảm chất lượng dịch vụ TCP một cách từ từ, dẫn đến thiệt hại lớn cho các tổ chức. Việc hiểu rõ về các hình thức tấn công này là rất quan trọng để phát triển các biện pháp bảo vệ hiệu quả.

1.1. Khái niệm về tấn công từ chối dịch vụ

Tấn công từ chối dịch vụ (DoS) là nỗ lực nhằm làm gián đoạn hoặc ngăn chặn truy cập hợp pháp vào dịch vụ mạng. Các cuộc tấn công này có thể được thực hiện bằng cách gửi một lượng lớn gói tin đến máy chủ, làm tê liệt khả năng xử lý của nó.

1.2. Đặc điểm của tấn công từ chối dịch vụ tần suất thấp

Tấn công LDoS có tần suất thấp, nghĩa là kẻ tấn công gửi các gói tin với khoảng cách thời gian lớn, khiến cho việc phát hiện trở nên khó khăn. Điều này cho phép kẻ tấn công duy trì cuộc tấn công trong thời gian dài mà không bị phát hiện.

II. Vấn đề và thách thức trong việc phát hiện tấn công LDoS

Một trong những thách thức lớn nhất trong việc phát hiện tấn công LDoS là tốc độ tấn công thấp, khiến cho các hệ thống giám sát mạng khó có thể nhận diện được. Các phương pháp phát hiện truyền thống thường không hiệu quả trong việc phát hiện các cuộc tấn công này. Điều này dẫn đến việc các tổ chức dễ dàng trở thành nạn nhân của các cuộc tấn công mà không hề hay biết.

2.1. Khó khăn trong việc phát hiện tấn công LDoS

Với tần suất thấp, các gói tin tấn công có thể dễ dàng bị bỏ qua bởi các hệ thống giám sát. Điều này làm cho việc phát hiện và ngăn chặn trở nên khó khăn hơn so với các cuộc tấn công DoS thông thường.

2.2. Tác động của tấn công LDoS đến chất lượng dịch vụ

Tấn công LDoS có thể làm giảm chất lượng dịch vụ TCP, dẫn đến việc mất gói dữ liệu và tăng thời gian chờ kết nối. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm của người dùng và có thể gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp.

III. Phương pháp chống tấn công từ chối dịch vụ tần suất thấp hiệu quả

Để đối phó với tấn công LDoS, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Các giải pháp này bao gồm việc sử dụng các thuật toán phát hiện và lọc gói tin tấn công, nhằm bảo vệ hệ thống mạng khỏi các cuộc tấn công này. Một trong những phương pháp hiệu quả nhất là sử dụng thuật toán Robust RED (RRED) để phát hiện và ngăn chặn các gói tin tấn công.

3.1. Thuật toán Robust RED RRED

RRED là một thuật toán được thiết kế để phát hiện và lọc các gói tin tấn công LDoS. Thuật toán này giúp duy trì thông lượng TCP ổn định và giảm thiểu thiệt hại do tấn công gây ra.

3.2. Cải tiến thuật toán RRED để phát hiện tấn công LDoS

Cải tiến thuật toán RRED bằng cách điều chỉnh giá trị thời gian chờ có thể giúp phát hiện các gói tin tấn công hiệu quả hơn. Việc này cho phép hệ thống nhận diện và loại bỏ các luồng tấn công trước khi chúng gây ra thiệt hại.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về tấn công LDoS

Nghiên cứu về tấn công LDoS đã chỉ ra rằng việc áp dụng các biện pháp bảo vệ hiệu quả có thể giảm thiểu thiệt hại do các cuộc tấn công này gây ra. Các mô phỏng trên phần mềm NS-2 cho thấy rằng thuật toán RRED cải tiến có khả năng duy trì thông lượng TCP ổn định trong các tình huống tấn công LDoS.

4.1. Kết quả mô phỏng với thuật toán RRED

Mô phỏng cho thấy rằng thuật toán RRED cải tiến có thể phát hiện và ngăn chặn các gói tin tấn công LDoS hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của các biện pháp bảo vệ

Các biện pháp bảo vệ chống tấn công LDoS có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, từ doanh nghiệp đến các tổ chức chính phủ, nhằm bảo vệ hệ thống mạng khỏi các cuộc tấn công tiềm ẩn.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về tấn công LDoS

Tấn công từ chối dịch vụ tần suất thấp đang trở thành một mối đe dọa ngày càng lớn đối với an ninh mạng. Việc nghiên cứu và phát triển các biện pháp bảo vệ hiệu quả là cần thiết để đối phó với các cuộc tấn công này. Tương lai của nghiên cứu trong lĩnh vực này sẽ tập trung vào việc cải tiến các thuật toán phát hiện và lọc gói tin, nhằm nâng cao khả năng bảo vệ hệ thống mạng.

5.1. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm các phương pháp mới để phát hiện và ngăn chặn tấn công LDoS, bao gồm việc áp dụng trí tuệ nhân tạo và học máy để cải thiện khả năng phát hiện.

5.2. Tầm quan trọng của việc nâng cao nhận thức về tấn công LDoS

Nâng cao nhận thức về tấn công LDoS trong cộng đồng và các tổ chức là rất quan trọng để giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ an ninh mạng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

An ninh mạng, đặc biệt là bảo vệ chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS), ngày càng trở thành mối quan tâm cấp thiết trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của Internet và các dịch vụ trực tuyến. Theo một báo cáo ngành, các cuộc tấn công DoS đã diễn ra với tần suất lên tới khoảng 4000 cuộc mỗi tuần từ đầu thập niên 2000, gây ra thiệt hại nghiêm trọng như làm sập các máy chủ DNS root toàn cầu. Trong đó, tấn công từ chối dịch vụ phân tán tần suất thấp (LDoS) là một dạng mới, khó phát hiện hơn do tần suất gửi gói tin thấp nhưng vẫn gây giảm chất lượng dịch vụ TCP bằng cách khai thác cơ chế thời gian hết hạn truyền lại (RTO) của TCP.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích hiện trạng các biện pháp phòng chống tấn công LDoS, từ đó đề xuất một giải pháp cải tiến thuật toán Robust Random Early Detection (RRED) nhằm nâng cao hiệu quả phát hiện và giảm thiểu thiệt hại do các cuộc tấn công này gây ra. Nghiên cứu tập trung vào việc mô phỏng và đánh giá hiệu suất của giải pháp mới trên phần mềm chuyên dụng NS-2, với phạm vi thời gian nghiên cứu là năm 2013 tại Việt Nam, trong bối cảnh các mạng máy tính và truyền dữ liệu đang phát triển nhanh chóng.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện thông lượng TCP trong môi trường bị tấn công LDoS, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn cho các hệ thống mạng, đặc biệt là các dịch vụ trực tuyến quan trọng như thương mại điện tử và truyền thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Điều khiển tắc nghẽn TCP: TCP sử dụng cơ chế điều khiển tắc nghẽn với các giai đoạn như khởi động chậm (slow-start), tránh tắc nghẽn (congestion avoidance) và cơ chế thời gian hết hạn truyền lại (RTO). RTO là điểm yếu bị khai thác trong các cuộc tấn công LDoS.

• Quản lý hàng đợi tích cực (AQM): Các thuật toán AQM như RED (Random Early Detection) giúp phát hiện và giảm thiểu tắc nghẽn bằng cách loại bỏ ngẫu nhiên các gói tin khi hàng đợi đạt ngưỡng nhất định, nhằm cảnh báo các luồng TCP giảm tốc độ truyền.

• Thuật toán Robust RED (RRED): Là một cải tiến của RED, RRED bổ sung bộ phát hiện và lọc các gói tin tấn công LDoS dựa trên phân tích thời gian đến của các gói tin trong luồng, nhằm phân biệt gói tin hợp pháp và gói tin tấn công.

Các khái niệm chính bao gồm: tấn công DoS tần suất thấp (LDoS), thời gian hết hạn truyền lại TCP (RTO), quản lý hàng đợi tích cực (AQM), thuật toán RED và RRED, và các tham số tấn công như chu kỳ tấn công (Ta), độ rộng bùng nổ (Tb), tốc độ bùng nổ (Rb).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng trên phần mềm NS-2 để đánh giá hiệu quả của thuật toán RRED cải tiến. Cỡ mẫu mô phỏng gồm 30 người dùng TCP và 20 kẻ tấn công gửi các gói UDP nhỏ kích thước 50 byte. Mạng mô phỏng có liên kết nút cổ chai với băng thông 5 Mbps và độ trễ 2-6 ms, hàng đợi nút cổ chai có kích thước 150 gói.

Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng kịch bản mạng thực tế với các tham số tấn công LDoS thay đổi theo từng bộ thử nghiệm: chu kỳ tấn công Ta từ 0.2 đến 2 giây, độ rộng bùng nổ Tb từ 0 đến 600 ms, tốc độ bùng nổ Rb từ 0.1 đến 0.5 Mbps. Phân tích kết quả dựa trên thông lượng TCP trung bình và tỷ lệ duy trì thông lượng dưới tấn công.

Timeline nghiên cứu bao gồm việc phân tích lý thuyết, thiết kế thuật toán cải tiến, cài đặt mô phỏng trong NS-2, thực hiện các kịch bản mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của thuật toán RRED cải tiến theo chu kỳ tấn công (Ta): Khi Ta thay đổi trong khoảng 0.2 đến 2 giây, thuật toán RRED mới duy trì thông lượng TCP gần như hoàn toàn, trong khi thuật toán RRED cũ với giá trị T* cố định 10 ms có hiệu suất thấp hơn. Ví dụ, tại Ta = 1 giây, tỷ lệ duy trì thông lượng TCP của RRED cải tiến cao hơn khoảng 10% so với RRED cũ.

2. Ảnh hưởng của độ rộng bùng nổ tấn công (Tb): Với Tb thay đổi từ 0 đến 600 ms, thuật toán RRED cải tiến giữ được sự ổn định và hiệu quả thông lượng TCP tốt hơn so với thuật toán cũ. Tại Tb = 200 ms, thông lượng TCP của RRED cải tiến cao hơn khoảng 12% so với RRED cố định.

3. Tác động của tốc độ bùng nổ tấn công (Rb): Khi Rb thay đổi từ 0.1 đến 0.5 Mbps, thuật toán RRED cải tiến vẫn duy trì thông lượng TCP ổn định và cao hơn so với thuật toán RRED ban đầu. Cụ thể, tại Rb = 0.25 Mbps, thông lượng TCP cải tiến tăng khoảng 15%.

4. Tính năng động của giá trị T trong RRED cải tiến*: Việc thay đổi giá trị T* thành một giá trị động (Tout) dựa trên thời gian thực tế giữa các gói tin bị loại bỏ giúp ngăn chặn kẻ tấn công dự đoán và điều chỉnh thời gian gửi gói tin tấn công, từ đó nâng cao khả năng phát hiện và giảm thiểu thiệt hại.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cải thiện là do thuật toán RRED cải tiến không sử dụng giá trị T* cố định mà thay đổi linh hoạt theo thời gian thực, làm cho kẻ tấn công khó khăn trong việc đồng bộ hóa các vụ bùng nổ gói tin để né tránh phát hiện. Kết quả mô phỏng được trình bày qua các biểu đồ thông lượng TCP theo từng tham số tấn công, cho thấy sự ổn định và hiệu quả vượt trội của giải pháp mới.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, giải pháp này khắc phục được nhược điểm của RRED cũ và các thuật toán AQM truyền thống như RED, RED-PD, SFB, AVQ, và DropTail, vốn không thể phát hiện hiệu quả các cuộc tấn công LDoS với tần suất thấp và bùng nổ ngắn.

Ý nghĩa của kết quả là thuật toán RRED cải tiến có thể được áp dụng trong các bộ định tuyến để nâng cao khả năng phòng chống tấn công DoS tần suất thấp, góp phần bảo vệ an toàn mạng và duy trì chất lượng dịch vụ TCP trong môi trường mạng hiện đại.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thuật toán RRED cải tiến trên các bộ định tuyến trung gian: Các nhà cung cấp thiết bị mạng nên tích hợp thuật toán này vào firmware để phát hiện và lọc kịp thời các gói tin tấn công LDoS, nhằm giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống mạng. Thời gian thực hiện đề xuất trong vòng 12 tháng.

2. Nâng cao nhận thức và đào tạo chuyên gia an ninh mạng: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về tấn công DoS tần suất thấp và các biện pháp phòng chống mới, giúp đội ngũ kỹ thuật nhanh chóng áp dụng và vận hành hiệu quả giải pháp. Thời gian triển khai 6-9 tháng.

3. Phát triển công cụ giám sát và cảnh báo dựa trên thuật toán RRED cải tiến: Xây dựng phần mềm giám sát mạng tích hợp thuật toán để cảnh báo sớm các dấu hiệu tấn công LDoS, hỗ trợ quản trị viên mạng phản ứng kịp thời. Thời gian phát triển 9-12 tháng.

4. Nghiên cứu mở rộng bảo vệ cho các luồng UDP và các giao thức khác: Hiện tại thuật toán tập trung vào luồng TCP, cần tiếp tục nghiên cứu để mở rộng khả năng phát hiện và phòng chống cho các giao thức không kết nối như UDP, nhằm tăng cường toàn diện an ninh mạng. Thời gian nghiên cứu tiếp theo 12-18 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Chuyên gia và kỹ sư an ninh mạng: Nắm bắt các phương pháp phát hiện và phòng chống tấn công DoS tần suất thấp, áp dụng thuật toán RRED cải tiến trong thực tế vận hành mạng.

2. Nhà phát triển thiết bị mạng và phần mềm bảo mật: Tham khảo để tích hợp thuật toán vào sản phẩm, nâng cao tính năng bảo vệ mạng khỏi các cuộc tấn công tinh vi.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thông tin, Mạng máy tính: Học hỏi kiến thức chuyên sâu về điều khiển tắc nghẽn TCP, quản lý hàng đợi tích cực và các kỹ thuật phòng chống tấn công mạng hiện đại.

4. Quản trị viên hệ thống và mạng doanh nghiệp: Hiểu rõ cơ chế tấn công LDoS và các giải pháp phòng chống để bảo vệ hạ tầng mạng, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng cuối.

Câu hỏi thường gặp

1. Tấn công DoS tần suất thấp khác gì so với DoS truyền thống?
   Tấn công DoS tần suất thấp (LDoS) gửi các vụ bùng nổ gói tin ngắn với tần suất thấp, khai thác thời gian hết hạn truyền lại TCP để giảm thông lượng mà không bị phát hiện dễ dàng như các cuộc tấn công DoS truyền thống với lưu lượng cao liên tục.

2. Thuật toán RRED cải tiến hoạt động như thế nào để phát hiện LDoS?
   RRED cải tiến sử dụng giá trị thời gian động (Tout) để xác định các gói tin nghi ngờ dựa trên khoảng thời gian giữa các gói bị loại bỏ, giúp ngăn chặn kẻ tấn công dự đoán và né tránh phát hiện, từ đó lọc hiệu quả các gói tấn công.

3. Tại sao việc thay đổi giá trị T thành động lại quan trọng?*
   Giá trị T* cố định dễ bị kẻ tấn công tính toán và điều chỉnh thời gian gửi gói tin để tránh bị phát hiện. Giá trị động làm tăng tính bất định, khiến kẻ tấn công khó đồng bộ hóa các vụ bùng nổ, nâng cao hiệu quả phát hiện.

4. Giải pháp này có áp dụng được cho các giao thức không phải TCP không?
   Hiện tại giải pháp tập trung vào các luồng TCP do khai thác cơ chế RTO của TCP. Việc mở rộng cho các giao thức như UDP là hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm tăng cường bảo vệ toàn diện.

5. Làm thế nào để triển khai thuật toán RRED cải tiến trong thực tế?
   Thuật toán có thể được tích hợp vào phần mềm điều khiển bộ định tuyến hoặc thiết bị mạng trung gian, kết hợp với hệ thống giám sát mạng để phát hiện và lọc các gói tin tấn công LDoS theo thời gian thực.

Kết luận

• Thuật toán RRED cải tiến với giá trị T* động đã nâng cao đáng kể hiệu quả phát hiện và giảm thiểu tấn công DoS tần suất thấp so với thuật toán RRED cố định.
• Mô phỏng trên NS-2 cho thấy thông lượng TCP được duy trì gần như hoàn toàn trong các kịch bản tấn công đa dạng về chu kỳ, độ rộng và tốc độ bùng nổ.
• Giải pháp giúp ngăn chặn kẻ tấn công dự đoán thời gian gửi gói tin tấn công, tăng cường khả năng phòng chống các cuộc tấn công tinh vi.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển tiếp theo cho việc bảo vệ các giao thức không phải TCP và tích hợp vào hệ thống mạng thực tế.
• Khuyến nghị triển khai thuật toán trong các bộ định tuyến và phát triển công cụ giám sát để nâng cao an ninh mạng toàn diện.

Hành động tiếp theo là thử nghiệm triển khai thuật toán trong môi trường mạng thực tế và mở rộng nghiên cứu bảo vệ các giao thức khác nhằm đảm bảo an toàn mạng trong bối cảnh ngày càng nhiều hình thức tấn công mới xuất hiện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM VĂN HỢI CHỐNG TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ PHÂN TÁN TẦN SUẤT THẤP LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2013 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM VĂN HỢI CHỐNG TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ PHÂN TÁN TẦN SUẤT THẤP Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN ĐẠI THỌ HÀ NỘI - 2013 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TÓM TẮT Ngày nay, an ninh Internet là một mối quan tâm đặc biệt vì tất cả các hình thức của các doanh nghiệp và truyền thông được liên kết với Internet trong dạng này hay dạng khác, sự an toàn của các tài sản này (bao gồm cả cơ sở hạ tầng và nội dung thông tin) là quan trọng hàng đầu. Một số hậu quả nổi tiếng của một cuộc tấn công bao gồm tiếp cận với một mạng, trộm cắp sở hữu trí tuệ, và từ chối dịch vụ. Hầu hết các cuộc tấn công DoS quản lý tận dụng lợi thế của những điểm yếu trong giao thức TCP/IP.

Theo truyền thống, các cuộc tấn công gửi một số lượng lớn các gói tin giả mạo với mục tiêu tiêu hao băng thông mạng hoặc khả năng xử lý và nạn nhân không còn có thể cung cấp dịch vụ cho người dùng hợp pháp. Như vậy, gây ra bất thường về mặt thống kê của các thiết bị giám sát mạng, luồng tấn công có thể phát hiện khá dễ dàng và giảm thiểu thiệt hại của cuộc tấn công Một phân loại mới cuộc tấn từ chối dịch vụ, được gọi là từ chối dịch vụ tần suất thấp, sẽ là mấu chốt trong đề tài nghiên cứu này. Tần suất trung bình của cuộc tấn công này là quá thấp nên hầu hết các router hoặc nạn nhân không phát hiện ra các cuộc tấn công. Cuộc tấn công cố gắng để gây giảm chất lượng của dịch vụ TCP bằng cách định kỳ gửi các vụ nổ của các gói tin để tạo ra tắc nghẽn.

Giai đoạn của luồng DoS được chọn để phù hợp với RTO (thời gian hết hạn truyền lại) của luồng TCP để các tắc nghẽn sẽ trùng với truyền lại gói tin, dẫn đến việc mất gói dữ liệu và thời gian chờ kết nối liên tục. Vì vậy, tần suất tấn công tổng thể là đủ thấp để để tránh bị phát hiện. Mục đích của luận văn này chúng tôi nghiên cứu hiện trạng các biện pháp phòng chống tấn công từ chối dịch vụ phân tán tần suất thấp, từ đó đề xuất giải pháp mới hiệu quả hơn. Tính hiệu quả của giải pháp mới sẽ được so sánh và đối chiếu với các giải pháp cũ thông qua mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng NS-2.

Từ khóa: Denial of Service, Low-Rate TCP-Targeted Denial of Service Attacks, Shrew Attacks, TCP Congestion Control, TCP Retransmission Timeout, Robust RED Algorithm. i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. Error! Bookmark not defined.ii DANH MỤC HÌNH VẼ. iv DANH SÁCH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT.

1 Chƣơng 1 - BACKGROUND. Điều khiển tắc nghẽn TCP.1 Các giai đoạn TCP.2 Cơ chế Timeout TCP .1 Kiểm soát tắc nghẽn .2 Quản lý hàng đợi tích cực. 12 Chƣơng 2 TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ .1 Khái niệm tấn công từ chối dịch vụ .2 Cách thức chung tấn công từ chối dịch vụ .1 Khai thác các điểm yếu của mục tiêu .2 Tấn công vào giao thức.3 Tấn công vào Middleware .4 Tấn công vào ứng dụng .5 Tấn công vào tài nguyên .3 Cách thức tấn công LDoS .4 Các phƣơng pháp chống tấn công LDoS .1 Cơ chế router-assisted .2 Cơ chế End-point.5 Thuật toán Robust RED (RRED). 23 Chƣơng 3 - ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG.

Nhƣợc điểm của thuật toán RRED. Phƣơng pháp .4 Kết quả mô phỏng. 30 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Kịch bản mô phỏng .2 Kết quả biến thiên theo chu kỳ .3 Kết quả biến thiên theo độ rộng bùng nổ tấn công.4 Kết quả biến thiên theo tốc độ bùng nổ tấn công. 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

44 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Hoạt động điều khiển tắc nghẽn TCP. Hoạt động của đồng hồ truyền lại TCP. Nguyên lý hoạt động của RED.

Sơ đồ loại bỏ gói tin của RED theo . Mô hình tấn công DoS tần suất thấp. Kiến trúc của RRED. Tấn công DoS theo chu kỳ với T*=1ms.

Tấn công DoS theo chu kỳ với T*=50ms. Mã giả của thuật toán RRED cải tiến. Giao thức mạng thử nghiệm. Kết quả thông lượng TCP dưới tấn công khi Ta = [0.

31 Với Ta = 1(s), Tb = [0,600](ms), Rb = 0. Kết quả thông lượng TCP dưới tấn công khi Ta = 1(s), Tb = [0,600](ms), Rb = 0. Kết quả thông lượng TCP dưới tấn công khi Ta = 1(s), Tb = 200(ms), Rb = [0. Cấu trúc của NS-2.

37 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH SÁCH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement Biên nhận AIMD Additive-increase multiplicative- Tăng cấp số cộng giảm cấp decrease số nhân AQM Active Queue Management Quản lý hàng đợi tích cực DDoS Distributed Denial of Service Tấn công từ chối dịch vụ phân tán DoS Denial of Service Tấn công từ chối dịch vụ FTP File transfer protocol Giao thức truyền tệp ICMP Internet Control Message Protocol giao thức xử lý các thông báo trạng thái cho IP Kbps kilobit per second Kilôbit trên giây LDoS Low-rate DoS Attack Tấn công từ chối dịch vụ tần suất thấp Mbps Megabit per second Mêgabit trên giây ms Millisecond Mini giây RED Random Early Detection Phát hiện sớm ngẫu nhiên RRED Robust Random Early Detection Phát hiện sớm ngẫu nhiên mạnh mẽ RTO retransmission timeout Thời gian hết hạn truyền lại s second giây RTT Round-Trip Time Thời gian trễ khứ hồi TCP Transmission Control Protocol Giao thức kiểm soát truyền tải v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GIỚI THIỆU Tấn công từ chối dịch vụ đã ngày càng trở thành mối đe dọa nghiêm trọng đối với sự tin cậy của mạng Internet. Là các cuộc tấn công sử dụng nhiều cách thức tổ chức và thực hiện khác nhau, từ việc dùng chỉ một máy tới việc thu thập các máy agent dưới quyền với số lượng lên đến hàng chục ngàn máy phục vụ tấn công, mục đích của các cuộc tấn công là làm tê liệt các ứng dụng, máy chủ, toàn bộ mạng lưới, hoặc làm gián đoạn kết nối của người dùng hợp pháp. Một kẻ tấn công DoS gửi một số lượng lớn các gói tin đến một nạn nhân sử dụng nhiều zombie. Như một kết quả của các cuộc tấn công, các nguồn tài nguyên xung quanh nạn nhân như băng thông mạng và sức mạnh tính toán bị giảm và sử dụng không thể truy cập vào các dịch vụ hợp pháp được cung cấp bởi các nạn nhân.

Ngày nay, có các biện pháp đối phó khác nhau của cuộc tấn công DoS để loại lũ lụt thông thường đã được đề xuất. Đặc biệt, phân tích thống kê về tỷ lệ truyền tải mạng rất hữu ích để phát hiện các gói lớn truyền tải lũ lụt. Tấn công từ chối dịch vụ (DoS) là một nỗ lực để phá vỡ các chức năng bình thường của hệ thống mạng và ngăn chặn truy cập hợp pháp cho các dịch vụ hoặc đơn giản là làm giảm chất lượng của dịch vụ được cung cấp. Một nghiên cứu tại UCSD [23] đã chỉ ra rằng ngay từ đầu thập niên này các cuộc tấn công từ chối dịch vụ đã diễn ra với một tỷ lệ lên tới 4000 cuộc tấn công mỗi tuần.

Trong năm 2002, một cuộc tấn công từ chối dịch vụ [22] đã làm sập tới 9 trong số 13 máy chủ DNS root của toàn thế giới. Mức độ ảnh hưởng nghiêm trọng của các cuộc tấn công từ chối dịch vụ, mà đặc biệt được nhắc đến nhiều nhất là tấn công từ chối dịch vụ phân tán DDoS, đã dẫn đến một loạt các nghiên cứu nhằm hiểu rõ hơn về các cơ chế tấn công, để đưa tới các cách thức giúp có thể phòng chống ảnh hưởng tiêu cực của nó. Có nhiều phương pháp đã được đề xuất nhằm chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ, từ việc lọc các gói tin để tránh giả mạo địa chỉ nguồn, chuyển hướng tấn công, đẩy ngược luồng giao thông tấn công trở lại mạng, cách ly để phân biệt máy khách và giao thông máy chủ. Mỗi giải pháp đó đều rất tốt, và cung cấp kĩ thuật giúp chúng ta nhận ra các vấn đề của tấn công từ chối dịch vụ.

Tuy nhiện, các phương pháp chỉ có thể bảo vệ lại từng khía cạnh của các tấn công từ chối dịch vụ. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một lớp mới của tấn công từ chối dịch vụ khó phát hiện bằng các phương pháp thông thường, đó là loại tấn công từ chối dịch vụ phân tán tần suất thấp (LDoS) [2] [3]. Kẻ tấn công DoS gửi bùng 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] nổ ngắn của lưu lượng của luồng theo kỳ, thay vì lũ lụt gói liên tục như các cuộc tấn công DoS/DDoS thông thường. Vụ nổ như vậy điền vào bộ đệm của router trung gian và gây ra tổn thất gói của các luồng TCP hợp pháp.

Những khó khăn trong việc phát hiện các cuộc tấn công DoS là kẻ tấn công có tốc độ trung bình thấp so với các cuộc tấn công DoS truyền thống. Hơn nữa, kẻ tấn công có thể kiểm soát mức độ thiệt hại gây ra bởi các cuộc tấn công, bằng cách điều chỉnh sự bùng nổ và khoảng cách giữa mỗi lần bùng nổ. Do đó, rất khó khăn cho các nạn nhân tự tìm các cuộc tấn công. Vì vậy, nếu kẻ tấn công mục tiêu một trang web thương mại điện tử và kết nối TCP giữa các trang web và khách hàng của mình, trang web có thể bỏ lỡ những lợi nhuận tiềm năng và khách hàng mới.

Cho đến nay, các cuộc tấn công DoS là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với an ninh mạng do là dễ thực hiện với chi phí thấp. Mặt khác, phát hiện tấn công DoS tần suất thấp là khó khăn hơn vì tốc độ trung bình thấp. Các thuật toán phát hiện cho tấn công DoS lũ lụt dường như không áp dụng cho các cuộc tấn công DoS tần suất thấp. Vì vậy, nó rất có thể là cuộc tấn công DoS tần suất thấp sẽ là cuộc tấn công chính trong tương lai.

Để phát hiện các cuộc tấn công và giảm thiểu thiệt hại, biện pháp đối phó khác nhau đã được đề xuất.