【摘要】：低速率拒絕服務(wù)(Low-rate Denial of Service,LDoS)攻擊通過發(fā)起一種周期性、低速率的攻擊流擴(kuò)散到大型網(wǎng)絡(luò)流量中侵占網(wǎng)絡(luò)資源,因其攻擊流量分布在各路徑且速率非常低,所以LDoS能夠很好的隱藏在背景流量中,可以躲避大多數(shù)常用的DoS攻擊檢測(cè)手段,對(duì)云計(jì)算和大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)成了潛在的威脅。為了減弱LDoS攻擊對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響,必須從復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中檢測(cè)出混有LDoS攻擊脈沖的流量,并將其從正常的背景流量中分離出來,減緩LDoS攻擊對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。為了應(yīng)對(duì)低速率拒絕服務(wù)式攻擊,本文分別從全局和局部的角度提出兩種檢測(cè)方法:第一,提出一種利用Hurst指數(shù)結(jié)合GBDT的LDoS攻擊檢測(cè)方法。該方法計(jì)算每條流量的分段Hurst指數(shù),構(gòu)建流量相似度矩陣,再利用GBDT的改進(jìn)模型XGBoost對(duì)流量分類、預(yù)測(cè),從全網(wǎng)角度區(qū)分出正常流量和含有LDoS攻擊的異常OD流;第二,提出一種基于序列比對(duì)的LDoS攻擊檢測(cè)方法。該方法針對(duì)異常流量中攻擊脈沖序列的相關(guān)性分析,借鑒生物信息學(xué)中序列比對(duì)技術(shù),將每條網(wǎng)絡(luò)流量看做時(shí)間序列,通過估計(jì)攻擊脈沖的攻擊周期、攻擊脈寬、攻擊速率,構(gòu)造檢測(cè)序列并與目標(biāo)流量進(jìn)行序列比對(duì),從而提取出隱藏在巨大背景流量中的LDoS攻擊脈沖。本文的檢測(cè)方法分別在美國(guó)公開網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集Abilene、NS-2和Test-bed平臺(tái)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于Hurst指數(shù)和GBDT的全局LDoS攻擊流量檢測(cè)方法在不同攻擊速率下檢測(cè)效果均良好;基于序列比對(duì)的LDoS攻擊檢測(cè)方法提取的攻擊脈沖也較為準(zhǔn)確,相比其他相關(guān)檢測(cè)算法具有更好的檢測(cè)性能。
【圖文】：

圖 3-1 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)流量和傳統(tǒng)模型的對(duì)比見的流量自相似模型有兩種[29]，代表的有：ON/OFF模型和 Pareto 分布1） 模型絡(luò)中會(huì)堆積眾多的 源，每個(gè)源均有兩個(gè)狀態(tài)，即ON和OFF。在數(shù)據(jù)包以連續(xù)的速率分組發(fā)送，在 狀態(tài)，，不發(fā)送數(shù)據(jù)包。每個(gè)發(fā)生 都符合重尾分布。尾分布：如果隨機(jī)變量滿足重尾分布，則 [ ]~aP X x x ，當(dāng) x→ 2。 最 簡(jiǎn) 單 的 重 尾 分 布 為 佩 瑞 多 分 布 ， 其 概 率 密 度 函 數(shù)1, , 0,a aak x a k x k 分布函數(shù)為 ( ) [ ] 1 ( / )aF x P X x k x，當(dāng) a 減概率質(zhì)量集中在分布的尾部。該模型下，Hurst 指數(shù)滿足 H (3 a)/網(wǎng)絡(luò)流量模型示意圖如圖 3-2 所示。

圖 2-3 文件大小分布和 Hurst 指數(shù)關(guān)系上述情況在 ON/OFF 模型中找到解釋理由。因此，重尾分布的高度可變性是流量自相似性的主要原因。（2）TCP 協(xié)議的重傳機(jī)制假設(shè)分組是泊松到達(dá)，即新數(shù)據(jù)包的到達(dá)是一個(gè)泊松過程（不包括重傳數(shù)據(jù)），并且分組的長(zhǎng)度是恒定的。當(dāng)時(shí)間尺度大于數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間的 10 倍時(shí)，重傳包流量的方差占據(jù)總流量的絕大百分比。即使更改重傳機(jī)制和超時(shí)時(shí)間，也無法改變重傳負(fù)載的自相似特性。（3）TCP 擁塞控制的混沌特性愛立信公司在 2000 年通過 NS 模擬 TCP 流量（模擬的參數(shù)包括：Link Rate（LR）、Delay（D）、Buffer Size（BS）以及 TCP 流的數(shù)量（N）），發(fā)現(xiàn)了TCP 擁塞控制機(jī)制中具有混沌特性。BS 與 N 的比例控制著系統(tǒng)相移，并在固定參數(shù)下產(chǎn)生自相似序列；單個(gè) TCP 流量符合漸進(jìn)自相似（ H 0.75）；瓶頸鏈
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP393.08

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本文編號(hào)：2598586