Експеримент: дали е можно да се намалат негативните ефекти од DoS нападите со помош на прокси

Слика: Unsplash

DoS нападите се една од најголемите закани за безбедноста на информациите на современиот Интернет. Постојат десетици ботнети кои напаѓачите ги изнајмуваат за да извршат такви напади.

Спроведоа научници од Универзитетот во Сан Диего учат Како употребата на прокси помага да се намали негативниот ефект од DoS нападите - ви ги презентираме главните тези на оваа работа.

Вовед: прокси како алатка за борба против DoS

Слични експерименти периодично спроведуваат истражувачи од различни земји, но нивниот заеднички проблем е недостатокот на ресурси за симулација на напади блиску до реалноста. Тестовите на мали тест клупи не дозволуваат одговарање на прашања за тоа колку успешно прокси-серверите ќе се спротивстават на напад во сложени мрежи, кои параметри играат клучна улога во способноста да се минимизира штетата итн.

За експериментот, научниците создадоа модел на типична веб-апликација - на пример, услуга за е-трговија. Работи со користење на кластер од сервери; корисниците се дистрибуираат на различни географски локации и користат Интернет за пристап до услугата. Во овој модел, Интернетот служи како средство за комуникација помеѓу услугата и корисниците - вака функционираат веб-услугите од пребарувачите до алатките за онлајн банкарство.

DoS нападите ја оневозможуваат нормалната интеракција помеѓу услугата и корисниците. Постојат два вида на DoS: напади на ниво на апликација и на ниво на инфраструктура. Во вториот случај, напаѓачите директно ја напаѓаат мрежата и хостовите на кои работи услугата (на пример, тие го заглавуваат целиот мрежен пропусен опсег со сообраќај од поплави). Во случај на напад на ниво на апликација, целта на напаѓачот е корисничкиот интерфејс - за да го направат ова, тие испраќаат огромен број барања со цел да предизвикаат паѓање на апликацијата. Експериментот опишан се однесува на напади на ниво на инфраструктура.

Прокси мрежите се една од алатките за минимизирање на штетата од DoS нападите. Кога користите прокси, сите барања од корисникот до услугата и одговорите на нив се пренесуваат не директно, туку преку средни сервери. И корисникот и апликацијата не се „гледаат“ директно меѓусебно; им се достапни само прокси адреси. Како резултат на тоа, невозможно е директно да се нападне апликацијата. На работ на мрежата има таканаречени раб прокси - надворешни прокси со достапни IP адреси, конекцијата прво оди до нив.

За успешно да се спротивстави на DoS напад, прокси мрежата мора да има две клучни способности. Прво, таквата посредна мрежа мора да ја игра улогата на посредник, односно до апликацијата може да се „достигне“ само преку неа. Ова ќе ја елиминира можноста за директен напад на услугата. Второ, прокси мрежата мора да може да им дозволи на корисниците сè уште да комуницираат со апликацијата дури и за време на напад.

Експериментирајте ја инфраструктурата

Студијата користеше четири клучни компоненти:

• имплементација на прокси мрежа;
• Apache веб-сервер;
• алатка за веб тестирање Опсада;
• алатка за напад Трино.

Симулацијата беше спроведена во околината MicroGrid - може да се користи за симулација на мрежи со 20 илјади рутери, што е споредливо со мрежите на операторите Tier-1.

Типична мрежа Trinoo се состои од збир на компромитирани хостови кои работат на програмски демон. Постои и софтвер за следење за следење на мрежата и насочување на DoS напади. По добивањето список со IP адреси, демонот Trinoo испраќа UDP пакети до цели во одредено време.

За време на експериментот, беа користени две кластери. Симулаторот MicroGrid работеше на кластер на Xeon Linux со 16 јазли (сервери од 2.4 GHz со 1 гигабајт меморија на секоја машина) поврзан преку етернет центар од 1 Gbps. Другите софтверски компоненти беа лоцирани во кластер од 24 јазли (450 MHz PII Linux-cthdths со 1 GB меморија на секоја машина), поврзани со етернет хаб од 100 Mbps. Две кластери беа поврзани со канал од 1Gbps.

Прокси мрежата е хостирана во базен од 1000 хостови. Рабните прокси се рамномерно распоредени низ базенот на ресурси. Проксите за работа со апликацијата се наоѓаат на хостови кои се поблиску до нејзината инфраструктура. Останатите прокси се рамномерно распоредени помеѓу проксите на работ и апликацијата.

Симулациска мрежа

За да ја проучат ефективноста на прокси како алатка за спротивставување на DoS напад, истражувачите ја мереле продуктивноста на апликацијата под различни сценарија на надворешни влијанија. Имаше вкупно 192 прокси во мрежата на прокси (64 од нив на работ). За да се изврши нападот, беше создадена мрежата Трино, вклучувајќи 100 демони. Секој од демоните имаше канал од 100 Mbps. Ова одговара на ботнет од 10 илјади домашни рутери.

Беше измерено влијанието на нападот DoS врз апликацијата и прокси мрежата. Во експерименталната конфигурација, апликацијата имаше интернет канал од 250 Mbps, а секој прокси за раб имаше канал од 100 Mbps.

Резултати од експериментот

Врз основа на резултатите од анализата, се покажа дека нападот со брзина од 250 Mbps значително го зголемува времето на одговор на апликацијата (околу десет пати), како резултат на што станува невозможно да се користи. Меѓутоа, при користење на прокси мрежа, нападот нема значително влијание врз перформансите и не го деградира корисничкото искуство. Ова се случува затоа што рабовите прокси го разредуваат ефектот на нападот, а вкупните ресурси на прокси мрежата се повисоки од оние на самата апликација.

Според статистичките податоци, ако моќта на нападот не надминува 6.0 Gbps (и покрај вкупната пропусната моќ на прокси каналите на работ е само 6.4 Gbps), тогаш 95% од корисниците не доживуваат забележително намалување на перформансите. Згора на тоа, во случај на многу моќен напад кој надминува 6.4 Gbps, дури и употребата на прокси мрежа нема да избегне деградација на нивото на услугата за крајните корисници.

Во случај на концентрирани напади, кога нивната моќ е концентрирана на случаен сет на прокси на рабовите. Во овој случај, нападот заглавува дел од прокси мрежата, па значителен дел од корисниците ќе забележат пад на перформансите.

Наоди

Резултатите од експериментот сугерираат дека прокси мрежите можат да ги подобрат перформансите на TCP апликациите и да го обезбедат вообичаеното ниво на услуга за корисниците, дури и во случај на DoS напади. Според добиените податоци, прокси мрежите се покажаа како ефикасен начин за минимизирање на последиците од нападите; повеќе од 90% од корисниците не доживеале намалување на квалитетот на услугата за време на експериментот. Покрај тоа, истражувачите открија дека како што се зголемува големината на прокси мрежата, обемот на DoS напади што може да ги издржи се зголемува речиси линеарно. Затоа, колку е поголема мрежата, толку поефективно ќе се бори против DoS.

Корисни врски и материјали од Инфатица:

• Истражување: Создавање прокси-услуга отпорна на блокирање користејќи теорија на игри
• Историјата на борбата против цензурата: како функционира методот на флеш прокси создаден од научници од МИТ и Стенфорд
• Како да разберете кога прокси-серверите лажат: проверка на физичките локации на мрежните прокси со помош на алгоритам за активна геолокација
• Како да се маскирате на Интернет: споредување на прокси сервер и резидент

Извор: www.habr.com