網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流的檢測與控制技術研究.pdf

1、隨著 IP技術的飛速發(fā)展和信息化進程的不斷加快，基于網(wǎng)絡的應用服務變得越來越廣泛，從傳統(tǒng)的www服務到最新的實時多媒體服務等等，網(wǎng)絡服務和應用對網(wǎng)絡的可靠性和安全性提出了更高的要求。與此同時， Internet以及網(wǎng)絡技術的發(fā)展也使得網(wǎng)絡入侵攻擊變得更為普遍，數(shù)量和破壞程度也隨之增加。特別是以DDoS攻擊和Worm為代表的大規(guī)模網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流對Internet的健壯性和可靠性造成了前所未有的沖擊。這些高帶寬惡意數(shù)據(jù)流在互聯(lián)網(wǎng)上泛濫，使得

2、網(wǎng)絡正常服務質(zhì)量（QoS）不能保證，網(wǎng)絡資源被惡意數(shù)據(jù)流肆意占用，骨干網(wǎng)絡的關鍵設備性能急劇下降，網(wǎng)絡資源的可用性遭到極大破壞。本文以實現(xiàn)對惡意數(shù)據(jù)流的有效防御控制為目標，著重對網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流的檢測與控制等關鍵技術進行深入的研究，主要包括以下四個方面：
　　對網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流進行準確的檢測發(fā)現(xiàn)是惡意數(shù)據(jù)流防御的必要手段。論文首先提出了一種基于矢量量化的網(wǎng)絡異常檢測方法用于惡意數(shù)據(jù)流的檢測。異常檢測的難點在于怎樣準確的描述用戶行為模式

3、輪廓（Profile）。本章提出了將數(shù)據(jù)壓縮和矢量量化的思想用于網(wǎng)絡業(yè)務量用戶行為模式分析。通過相似性劃分用戶行為空間，矢量量化的碼書（Codebook）能夠精確的描述用戶行為模式輪廓，實現(xiàn)了面向異常度量的網(wǎng)絡業(yè)務量用戶行為空間索引。因為實際環(huán)境中網(wǎng)絡數(shù)據(jù)量較大特點，要求異常檢測系統(tǒng)有高效的分析和檢測算法。網(wǎng)絡異常檢測的可用性最為重要，為了提高算法分析的效率和系統(tǒng)的實用性，針對碼書的結構，設計實現(xiàn)了一種基于向量約減的快速最近鄰搜索算法來

4、實現(xiàn)高效的網(wǎng)絡異常檢測。同時對上述方法行了綜合的性能評價和比較分析，驗證了方法的有效性。
　　已有安全事件證明，高帶寬網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流通過資源濫用對大規(guī)模網(wǎng)絡的健壯性和服務質(zhì)量（QoS）造成了巨大的沖擊破壞。本文首次從 Internet網(wǎng)絡資源控制和分配競爭的角度出發(fā)對惡意數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡行為進行了理論分析，建立了網(wǎng)絡資源控制模型，并在此模型下分析了網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流對Internet資源分配公平性、網(wǎng)絡健壯性和網(wǎng)絡控制的影響與關系。進而本

5、文對網(wǎng)絡惡意數(shù)據(jù)流的擁塞控制的無反應性以及高帶寬性等特點進行了深入研究。通過實驗分析闡述了高帶寬惡意數(shù)據(jù)流導致的網(wǎng)絡擁塞崩潰，以及高帶寬惡意數(shù)據(jù)流對網(wǎng)絡帶寬資源分配的影響。
　　路由器隊列管理機制是保證 Internet網(wǎng)絡健壯性的重要組成部分。在“盡力而為”模式下，Internet通過隊列管理疏導緩存突發(fā)的網(wǎng)絡業(yè)務量，保證最小限度的網(wǎng)絡公平性。但是在高帶寬惡意數(shù)據(jù)流爆發(fā)的情況下，現(xiàn)有隊列管理機制非常脆弱，導致合法用戶網(wǎng)絡服務被限

6、制和拒絕服務。論文研究了在惡意數(shù)據(jù)流爆發(fā)的情況下已有隊列管理機制的性能和存在的問題，提出了一種具有安全意識、對惡意數(shù)據(jù)流健壯的主動隊列管理算法-Clue算法。Clue算法能夠較準確的區(qū)分惡意數(shù)據(jù)流和正常數(shù)據(jù)流，并且在維持較少狀態(tài)參數(shù)的基礎上對惡意數(shù)據(jù)流進行一定的控制，從而減少了惡意數(shù)據(jù)流對網(wǎng)絡帶寬資源的濫用。論文通過實驗綜合比較了目前主要的隊列管理算法，證明了Clue算法的優(yōu)越性。
　　最后本文設計實現(xiàn)了一個協(xié)作式的惡意數(shù)據(jù)流對抗