一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法。主要解決當前基于離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)研究LDoS與LDDoS面臨的模擬計算開銷量大的問題。其實現(xiàn)步驟是：（1）讀入一個網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲圖；（2）讀入UDP攻擊流；（3）讀入正常TCP流；(4)基于簡化隊列與鏈路模型構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲場景；（5）將UDP攻擊流的脈沖幅度降為1/P，并配置攻擊流模擬應(yīng)用；（6）將TCP流個數(shù)降為1/P，并配置TCP流模擬應(yīng)用；(7)基于離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)運行模擬場景，并記錄LDoS/LDDoS的模擬結(jié)果；（8）將所記錄的LDoS/LDDoS的模擬結(jié)果擴大P倍，形成最終模擬輸出結(jié)果。本發(fā)明能在保證LDoS/LDDoS模擬真實性的前提下，大大降低模擬的計算開銷，可用于支撐大規(guī)模LDoS/LDDoS攻防策略的模擬推演。
【專利說明】-種面向LDoS與LDDoS的模擬方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種面向LDoS (低速率拒絕服務(wù)攻擊）與LDDoS (低速率分布式拒絕 服務(wù)攻擊）的模擬方法，可用于基于網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)高效推演LDoS、LDDoS攻防策略的效果。

【背景技術(shù)】
[0002] 當今，各種各樣的惡意攻擊給Internet造成了巨大的隱患，嚴重影響了商業(yè)的 運作、網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞和用戶的正常使用。拒絕服務(wù)攻擊（DoS)與分布式拒絕服務(wù)攻擊 (DDoS)被公認為對Internet最大的威脅之一。DoS與DDoS主要通過各種手段消耗網(wǎng)絡(luò)帶 寬和系統(tǒng)資源，使正常系統(tǒng)的正常服務(wù)陷于癱瘓狀態(tài)，不能對正常用戶進行服務(wù)，從而實現(xiàn) 拒絕正常用戶訪問服務(wù)。近年來，DoS/DDoS出現(xiàn)了一類危害更強的攻擊方式，即低速率拒絕 服務(wù)攻擊（LDoS)或低速率分布式拒絕服務(wù)攻擊（LDDoS) oLDoS/LDDoS是一種周期性的小流 量攻擊，它主要利用了 TCP協(xié)議中的超時重傳機制的弱點。與傳統(tǒng)的DoS/DDoS相比，LDoS/ LDDoS更加隱蔽，在網(wǎng)絡(luò)鏈路中很難被傳統(tǒng)的DoS/DDoS攻擊檢測方法發(fā)現(xiàn)。依托LDDoS，有 學(xué)者提出"網(wǎng)絡(luò)數(shù)字大炮"的攻擊方法，它可能使得整個Internet陷入癱瘓。因此有必要 構(gòu)建有效的研究實驗平臺，以支撐應(yīng)對LDoS/LDDoS防御策略的研究。
[0003] 當前，離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)被廣泛應(yīng)用于LDoS/LDDoS的研究中。這種技術(shù)能夠 針對LDoS/LDDoS中正常數(shù)據(jù)流與攻擊數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)包每一跳進行細致模擬，具有較高 的模擬真實性。但這種方法計算開銷巨大，因此，難以適應(yīng)大規(guī)模LDoS/LDDoS的研究需求。 試想，若依托傳統(tǒng)的離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)，模擬整個Internet上的所有數(shù)據(jù)包每一跳的 行為，進而推演出"網(wǎng)絡(luò)數(shù)字大炮"及其防御策略的機理與效果，顯然其計算量極大而難以 實現(xiàn)。為此，研究高效的LDoS與LDDoS的模擬方法是關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有基于傳統(tǒng)離散事件模擬技術(shù)的LDoS/LDDoS模擬方法 存在的計算開銷巨大的問題，提出一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，該方法能保證LDoS 與LDDoS模擬真實性的前提下，大大降低LDoS與LDDoS模擬的計算開銷，模擬運行時間較 低。
[0005] 按照實現(xiàn)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述面向LDoS與LDDoS的模擬方法包括如下步 驟：
[0006] (1)讀入一個網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲圖G(V, E),其中點集合：V = {v^··，Vi,…，v；J ,邊集合： E = {V··, 1」，…，lj ;邊1」可用其對應(yīng)的兩個端點表示，即1」=(V」，，ν」，，），其中V」，e V， ν』，,e V ;邊1」的鏈路帶寬為Β」，延遲為Dj ;邊1」端點Vj，對應(yīng)的RED算法（路由器隊列管理 算法）閾值參數(shù)為(最小閾值），(最大閾值），端點 v對應(yīng)的RED算法閾值參數(shù)為 Tmin/ (最小閾值），Tmax/ (最大閾值）；
[0007] ⑵讀入m)P攻擊流夂…義，...，AK，第k個攻擊流可表示為Ak = (T Extent，S Extent，T Spaces, Lk，Sk，Dk)，其中TkExtmt是脈沖攻擊長度，S kExtmt是脈沖幅度，TkSpa_表 示兩個脈沖之間的時間間隔，Lk是攻擊發(fā)出的脈沖總數(shù)，Sk表示攻擊流源節(jié)點，Dk表示攻擊 流目的節(jié)點；
[0008] (3)讀入正常TCP流：Ni…，隊，…，隊，第1個TCP流可表示為隊=(S^D1)，其中S 1 表示TCP流源節(jié)點，D1表示TCP流目的節(jié)點；
[0009] (4)依靠讀入的網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲圖G(V，E)，配置離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲場景，其中 場景中的隊列與鏈路模型按照簡化隊列與鏈路模型構(gòu)建（簡化倍數(shù)為P);
[0010] (5)依靠讀入的UDP攻擊流，配置K個（即Ai…，Ak，"·，ΑΚ)攻擊流模擬應(yīng)用，其 中第k個攻擊流脈沖攻擊長度為TkExtmt，脈沖幅度為SkExtmt/P，兩個脈沖之間的時間間隔為 TkSpac；es，攻擊發(fā)出的脈沖總數(shù)為Lk ;
[0011] (6)依靠讀入的正常TCP流，配置L/P個TCP流模擬應(yīng)用，即從L個TCP流中，按 1/P的概率隨機選擇其中的L/P個進行配置；
[0012] (7)依靠離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)，運行步驟（4)-(6)配置形成的網(wǎng)絡(luò)模擬場景，并 記錄LDoS/LDDoS分析所需要的相關(guān)模擬結(jié)果，如TCP到達流量速率，ACK (確認字符）個數(shù) 等；
[0013] (8)將第（7)步的所記錄的模擬結(jié)果乘以P，形成最終LDoS/LDDoS所需要的模擬 輸出結(jié)果。
[0014] 其中，步驟（2)讀入的UDP攻擊流，當攻擊流個數(shù)K = 1時，表明攻擊來源于單個 節(jié)點，為LDoS，當K>1時，表明攻擊來源于多個節(jié)點，為LDDoS ;本方法對LDoS與LDDoS均適 用。
[0015] 步驟⑷所述的簡化隊列與鏈路模型為：對于從節(jié)點Vj，發(fā)到v的報文，首先使用 丟包模型判斷是否丟包，如果丟包則丟棄，如果不丟包，則依次經(jīng)過排隊模型、傳輸模型與 傳播模型。
[0016] 路由器隊列管理算法的丟包模型按照如下公式計算丟包概率Pj(t):
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 讀入一個網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲圖G(V, E),其中點集合：V = {v^··，Vi,…，v；J ,邊集合：E = {V··, 1」，…，1T};邊1」可用其對應(yīng)的兩個端點表示，即1」=(ν」，，ν」，，)，其中Vj，e V，Vj"e V ; 邊L的鏈路帶寬為~延遲為;邊L的端點 '，對應(yīng)的路由器隊列管理算法的最小閾值參 數(shù)為TmiIV最大閾值參數(shù)為Tm'_，邊L的端點 v，對應(yīng)的路由器隊列管理算法最小閾值參數(shù) 為Tmin/，最大閾值參數(shù)為Tmax/ ; (2) 讀入UDP攻擊流夂…，Ak，…，Ακ，第k個攻擊流表示為Ak = (
Lk，Sk，D k)，其中TkExtmt是脈沖攻擊長度，SkExtmt是脈沖幅度，TkSp_ s表 示兩個脈沖之間的時間間隔，Lk是攻擊發(fā)出的脈沖總數(shù)，Sk表示攻擊流源節(jié)點，Dk表示攻擊 流目的節(jié)點； (3) 讀入正常TCP流％…，隊，…，隊，第1個TCP流表示為隊=(S1，D1)，其中S1表示 TCP流源節(jié)點，D1表示TCP流目的節(jié)點； (4) 依靠讀入的網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲圖G(V，E)配置離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬拓撲場景，其中場景中 的隊列與鏈路模型按照簡化隊列與鏈路模型構(gòu)建，簡化倍數(shù)為P ; (5) 依靠讀入的UDP攻擊流，配置K個攻擊流模擬應(yīng)用Ai…，Ak，…，Ακ，其中第k個攻擊 流脈沖攻擊長度為
脈沖幅度為
兩個脈沖之間的時間間隔為TkSpa_，攻擊發(fā) 出的脈沖總數(shù)為Lk; (6) 依靠讀入的正常TCP流，配置L/P個TCP流模擬應(yīng)用，即從L個TCP流中，按1/P的 概率隨機選擇其中的L/P個進行配置； (7) 依靠離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)，運行步驟（4)-步驟（6)配置形成的網(wǎng)絡(luò)模擬場景，并 記錄LDoS與LDDoS分析所需要的相關(guān)模擬結(jié)果，包括TCP到達流量速率，ACK個數(shù)； (8) 將步驟（7)的所記錄的模擬結(jié)果乘以P，形成最終LDoS與LDDoS所需要的模擬輸 出結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，步驟（2)讀 入的UDP攻擊流，當攻擊流個數(shù)K = 1時，表明攻擊來源于單個節(jié)點，為LDoS，當K>1時，表 明攻擊來源于多個節(jié)點，為LDDoS。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，步驟（4)所 述的簡化隊列與鏈路模型為：對于從節(jié)點V發(fā)到\，，的報文，首先使用丟包模型判斷是否丟 包，如果丟包則丟棄，如果不丟包，則依次經(jīng)過排隊模型、傳輸模型與傳播模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，所述簡化隊 列與鏈路模型中，路由器隊列管理算法的丟包模型按照如下公式計算丟包概率Pj (t):
其中pm'為RED算法最大丟包概率，Qa'(t)為瞬時平均隊列長度，P為簡化倍數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，所述簡化隊 列與鏈路模型中，所述排隊模型按照如下公式計算排隊延遲：L(t) XP/^，其中L(t)為瞬時 隊列長度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，所述簡化隊 列與鏈路模型中，所述傳輸模型按照如下公式計算傳輸延遲：Length/Bj，其中Length為從 節(jié)點發(fā)到V的某個報文的長度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向LDoS與LDDoS的模擬方法，其特征是，所述簡化隊 列與鏈路模型中，所述傳播模型計算傳播延遲為Dj。
【文檔編號】H04L12/861GK104158823SQ201410440138
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】王曉鋒, 徐文遠, 劉淵, 劉凱宇 申請人:江南大學(xué)