Đồ án tốt nghiệp XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ PHÒNG CHỐNG TẤN CÔNG TRÊN NỀN TẢNG MẠNG KHẢ TRÌNH PHÂN HỆ PHÁT HIỆN TẤN CÔNG GIẢ MẠO TOPOLOGY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ
PHÒNG CHỐNG TẤN CÔNG TRÊN NỀN TẢNG MẠNG
KHẢ TRÌNH- PHÂN HỆ PHÁT HIỆN TẤN CÔNG
GIẢ MẠO TOPOLOGY
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Hoàng Sơn 20112073

Lớp CNTT-TT 1.1
Giảng viên hướng dẫn:

K56

ThS. Bùi Trọng Tùng
1


Nội dung trình bày
Đặt vấn đề.

Giải pháp thực hiện
Mô đun phát hiện tấn công.
Xây dựng hệ thống thử nghiệm.
Kết quả, đánh giá và kết luận.
2

Đặt vấn đề
 Mạng khả trình (SDN) là công nghê mạng mới, cho
phép điều hành hệ thống mạng bằng bộ điều khiển
trung tâm có khả năng lập trình.
 Dịch vụ quản lý topology phát hiện và quản lý các liên
kết, các switch, host trong SDN.
 Là 1 dịch vụ quan trọng liên quan chặt chẽ đến các
thành phần điều khiển, ứng dụng trong SDN
 Kẻ tấn công có thể sử dụng host hoặc switch bị thỏa
hiệp để tấn công giả mạo vào dịch vụ quản lý
topology.

3


Giải pháp thực hiện

Xây dựng hệ thống
phát hiện và phòng
chống tấn công gồm 2
mô đun:
- Mô đun phát hiện
tấn công.
- Mô đun phòng chống
tấn công

4


Giải pháp thực hiện

Mạng khả trình (SDN)
 Software Defined Networking: Mạng định nghĩa bằng
phần mềm.
 SDN tách riêng phần điều khiển và phần chuyển tiếp,
phần điều khiển được cung cấp khả năng lập trình và
giao tiếp với
phần chuyển
tiếp qua các
giao thức
truyền thông

5


Giải pháp thực hiện
OpenFlow
 Giao thức cung cấp khả năng truyền thông giữa
Controll Layer và Infrastructure Layer.
 Tất cả các thiết bị đều liên kết với tầng điều khiển
qua giao thức OpenFlow

6


Giải pháp thực hiện
Cơ chế chuyển tiếp gói tin trong OpenFlow
OpenFlow
Controller
Packet In

Packet Out

OF Protocol

Gói tin đến

Flow
Tables

Execute
Actions

Gói tin đi

OpenFlow Switch
7


Giải pháp thực hiện
Dịch vụ quản lý topology
 Khám phá các thiết bị, các liên kết trong mạng.
 Dịch vụ quản lý topology sử dụng gói tin LLDP (Link
Layer Discovery Protocol) để khám phá các liên kết
trực tiếp giữa các OFSwitch trong mạng.
DI_dst

DI_src

Eth_type

Chassis ID
TLV

Port ID TLV

TTL TLV

Optional
TLVs

End TLV

01:80:C2:00:00:0E

Outgoing
Port MAC

0x88CC

DPID of
Switch

Port Number
of Switch

Time to Live

E.g System
Description

End Sign of
LLDP

8


Giải pháp thực hiện
Quy trình khám phá liên kết trực tiếp giữa các Switch
gồm 3 bước

Lỗ hổng trong quy trình khám phá liên kết trực tiếp giữa
các Switch :
 Sự toàn vẹn/ nguồn gốc của gói LLDP có thể bị vi
phạm
 Host bị thỏa hiệp có thể tham gia vào quy trình.
9


Mô đun phát hiện tấn công
Giải pháp phòng chống
 Thêm trường macTLV vào gói tin LLDP để xác minh
tính toàn vẹn/nguồn gốc
DI_dst

DI_src

Eth_typ
e

Chassis

ID TLV

Port ID
TLV

TTL TLV

macTLV

Optional
TLVs

End TLV

01:80:C2:00:00:
0E

Outgoing
Port MAC

0x88CC

DPID of
Switch

Port
Number of
Switch

Time to

Live

Type,
Length,
Value

E.g System
Description

End Sign
of LLDP

 macTLV: Type = 0x0d, Length = độ dài Value
Value

 Controller lưu lại giá trị Value cùng với DPID và Port
number thành <DPID, Port Number, Value> để xác
minh tính toàn vẹn/nguồn gốc của gói tin

10


Mô đun phát hiện tấn công
 Sơ đồ thuật toán xác thực gói tin LLDP nhận được

<DPID, Port Number, Value>

11

Mô đun phát hiện tấn công
 Thêm trường DeviceType vào mỗi cổng trên OFSwitch
để xác minh tính chất của cổng
 Giá trị mặc định: DeviceType = ANY
 Cổng kết nối với host: DeviceType=HOST
ATTACK
LLDP packet

Host traffic
HOST

Port down

ANY

 Gói LLDP nhận được từ cổng có DeviceType = HOST
=> Cảnh báo tấn công

12


Xây dựng hệ thống thử nghiệm
Hệ thống thử nghiệm

 Controller sử dụng floodlight
 OFSwitch được xây dựng trên mininet
 Host1 sử dụng công cụ Python tạo và gửi gói LLDP
giả mạo

13

Kết quả, đánh giá và kết luận
Kết quả
 Trường macTLV được thêm thành công vào gói tin
LLDP

14


Kết quả, đánh giá và kết luận
 Attacker tạo và gửi gói tin LLDP giả mạo từ host

15


Kết quả, đánh giá và kết luận
 Cảnh báo tấn công giả mạo

16


Kết quả, đánh giá và kết luận
Đánh giá
Thời gian thêm
trường
Tổng thời gian
macTLV(a)
(b)
Xây dựng gói

tin LLDP lần
đầu tiên.
Xây dựng gói
tin LLDP các
lần tiếp theo.
Xác minh gói
tin LLDP

Tỷ lệ (%)
a/b

≈ 3000 µs

≈ 3750 µs

80%

≈ 6 µs

≈ 110 µs

5,45%

≈ 0,8 µs

≈ 128 µs

0,625%
17

Kết quả, đánh giá và kết luận
Kết luận
 Xây dựng thành công hệ thống mô phỏng tấn công
giả mạo topology sử dụng gói tin LLDP giả mạo
 Phát hiện được tấn công giả mạo topology
 Liên kết thành công với mô đun phòng chống tấn
công, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh

18


19