실험: 프록시를 사용하여 DoS 공격의 부정적인 영향을 줄일 수 있습니까?

그림: Unsplash

DoS 공격은 현대 인터넷에서 정보 보안에 대한 가장 큰 위협 중 하나입니다. 공격자가 이러한 공격을 수행하기 위해 임대하는 수십 개의 봇넷이 있습니다.

샌디에이고 대학의 과학자들 исследование 프록시 사용이 DoS 공격의 부정적인 영향을 줄이는 데 도움이 되는 정도 - 이 작업의 주요 주제를 여러분의 관심에 제시합니다.

소개: DoS 방지 도구로서의 프록시

유사한 실험이 다른 국가의 연구원들에 의해 주기적으로 수행되지만 공통된 문제는 현실에 가까운 공격을 시뮬레이션할 리소스가 부족하다는 것입니다. 작은 벤치에서의 테스트는 복잡한 네트워크에서 프록시가 얼마나 성공적으로 공격에 저항하는지, 손상을 최소화하는 데 중요한 역할을 하는 매개변수 등에 대한 질문에 답할 수 없습니다.

실험을 위해 과학자들은 일반적인 웹 애플리케이션(예: 전자 상거래 서비스)의 모델을 만들었습니다. 서버 클러스터의 도움으로 작동하며 사용자는 여러 지리적 위치에 분산되어 있으며 인터넷을 사용하여 서비스에 액세스합니다. 이 모델에서 인터넷은 서비스와 사용자 간의 통신 수단 역할을 합니다. 이것이 검색 엔진에서 온라인 뱅킹 도구에 이르기까지 웹 서비스가 작동하는 방식입니다.

DoS 공격은 서비스와 사용자 간의 정상적인 상호 작용을 불가능하게 만듭니다. DoS에는 애플리케이션 계층 공격과 인프라 계층 공격의 두 가지 유형이 있습니다. 후자의 경우 공격자는 네트워크와 서비스가 실행 중인 호스트를 직접 공격합니다(예: 전체 네트워크 대역폭을 플러드 트래픽으로 플러딩). 응용 프로그램 수준 공격의 경우 공격자의 대상은 사용자 상호 작용 인터페이스입니다. 이를 위해 그들은 응용 프로그램을 충돌시키기 위해 엄청난 수의 요청을 보냅니다. 설명된 실험은 인프라 수준의 공격에 관한 것입니다.

프록시 네트워크는 DoS 공격으로 인한 피해를 최소화하는 도구 중 하나입니다. 프록시를 사용하는 경우 사용자로부터 서비스에 대한 모든 요청과 이에 대한 응답이 직접 전송되지 않고 중간 서버를 통해 전송됩니다. 사용자와 응용 프로그램은 서로를 직접 "보지" 않고 프록시 주소만 사용할 수 있습니다. 결과적으로 애플리케이션을 직접 공격하는 것은 불가능합니다. 네트워크 에지에는 소위 에지 프록시가 있습니다. 사용 가능한 IP 주소가 있는 외부 프록시로 연결이 먼저 이루어집니다.

DoS 공격에 성공적으로 저항하려면 프록시 네트워크에 두 가지 핵심 기능이 있어야 합니다. 첫째, 이러한 중간 네트워크는 중개자 역할을 해야 합니다. 즉, 이를 통해서만 애플리케이션에 "통과"할 수 있습니다. 이렇게 하면 서비스에 대한 직접적인 공격 가능성이 제거됩니다. 둘째, 프록시 네트워크는 사용자가 공격 중에도 애플리케이션과 계속 상호 작용할 수 있어야 합니다.

실험 인프라

이 연구에서는 다음 네 가지 주요 구성 요소를 사용했습니다.

• 프록시 네트워크 구현;
• 아파치 웹 서버
• 웹 테스트 도구 포위 공격;
• 공격 도구 트리누.

시뮬레이션은 MicroGrid 환경에서 수행되었습니다. 20개의 라우터가 있는 네트워크를 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있으며 이는 Tier-1 운영자의 네트워크와 유사합니다.

일반적인 Trinoo 네트워크는 프로그램의 데몬을 실행하는 손상된 호스트 집합으로 구성됩니다. 네트워크 및 직접적인 DoS 공격을 제어하는 ​​모니터링 소프트웨어도 있습니다. IP 주소 목록이 주어지면 Trinoo 데몬은 지정된 시간에 UDP 패킷을 대상으로 보냅니다.

실험 중에는 두 개의 클러스터가 사용되었습니다. MicroGrid 시뮬레이터는 16Gbps 이더넷 허브를 통해 연결된 2.4개 노드(머신당 1GB 메모리가 있는 1GHz 서버)의 Xeon Linux 클러스터에서 실행되었습니다. 다른 소프트웨어 구성 요소는 24Mbps 이더넷 허브로 연결된 450개 노드(머신당 1GB 메모리가 있는 100MHz PII Linux-cthdths)의 클러스터에 위치했습니다. 두 개의 클러스터가 1Gbps 채널로 연결되었습니다.

프록시 네트워크는 1000개의 호스트 풀에서 호스팅됩니다. 에지 프록시는 리소스 풀 전체에 고르게 분산됩니다. 애플리케이션 작업을 위한 프록시는 해당 인프라에 더 가까운 호스트에 있습니다. 나머지 프록시는 에지 프록시와 애플리케이션 프록시 간에 고르게 분산됩니다.

시뮬레이션용 네트워크

연구원들은 DoS 공격에 대응하는 도구로서 프록시의 효율성을 연구하기 위해 다양한 외부 영향 시나리오에서 애플리케이션의 생산성을 측정했습니다. 프록시 네트워크에는 총 192개의 프록시가 있었습니다(그 중 64개는 경계 프록시였습니다). 공격을 수행하기 위해 100개의 악마를 포함하는 Trinoo 네트워크가 생성되었습니다. 각 데몬에는 100Mbps 채널이 있습니다. 이것은 10개의 홈 라우터로 구성된 봇넷에 해당합니다.

DoS 공격이 애플리케이션과 프록시 네트워크에 미치는 영향을 측정했습니다. 실험 구성에서 응용 프로그램의 인터넷 채널은 250Mbps이고 각 경계 프록시는 100Mbps입니다.

실험 결과

분석 결과 250Mbps에 대한 공격은 애플리케이션의 응답 시간을 크게 증가(약 XNUMX배)하여 사용할 수 없게 되는 것으로 나타났습니다. 그러나 프록시 네트워크를 사용하는 경우 공격은 성능에 큰 영향을 미치지 않으며 사용자 경험을 저하시키지 않습니다. 이는 에지 프록시가 공격의 효과를 희석하고 프록시 네트워크의 총 리소스가 애플리케이션 자체의 리소스보다 높기 때문입니다.

통계에 따르면 공격 능력이 6.0Gbps를 넘지 않는다면(보더 프록시 채널의 총 대역폭이 6.4Gbps에 불과함에도 불구하고) 사용자의 95%는 눈에 띄는 성능 저하를 경험하지 않습니다. 동시에 6.4Gbps를 초과하는 매우 강력한 공격의 경우 프록시 네트워크를 사용해도 최종 사용자에 대한 서비스 수준 저하를 피할 수 없습니다.

집중 공격의 경우, 그 힘이 임의의 에지 프록시 집합에 집중되는 경우. 이 경우 공격은 프록시 네트워크의 일부를 방해하므로 상당수의 사용자가 성능 저하를 알 수 있습니다.

조사 결과

실험 결과는 프록시 네트워크가 DoS 공격의 경우에도 TCP 응용 프로그램의 성능을 향상시키고 사용자에게 친숙한 수준의 서비스를 제공할 수 있음을 시사합니다. 얻은 데이터에 따르면 네트워크 프록시는 공격의 결과를 최소화하는 효과적인 방법이며 실험 중 사용자의 90% 이상이 서비스 품질 저하를 느끼지 않았습니다. 또한 연구원들은 프록시 네트워크의 크기가 커질수록 견딜 수 있는 DoS 공격의 규모가 거의 선형적으로 증가한다는 사실을 발견했습니다. 따라서 네트워크가 클수록 DoS를 더 효과적으로 처리합니다.

의 유용한 링크 및 자료 인파티카:

• 연구: 게임 이론을 이용한 차단 방지 프록시 서비스 만들기
• 검열과의 싸움의 역사: MIT와 Stanford의 과학자들이 만든 플래시 프록시 방법의 작동 방식
• 프록시가 언제 거짓말을 하는지 이해하는 방법: 활성 지리 위치 알고리즘을 사용하여 네트워크 프록시의 물리적 위치 확인
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출처: www.habr.com