ARSAO：一種通用的檢測(cè)與防御OSPF路由欺騙的機(jī)制

李鵬飛，陳 鳴，錢紅燕

(南京航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211106)

0 引 言

路由選擇協(xié)議對(duì)于因特網(wǎng)至關(guān)重要，決定著數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，保證了分組能夠跨越網(wǎng)絡(luò)正確、高效地到達(dá)目的地。開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先(open shortest path first，OSPF)路由協(xié)議[1-2]是因特網(wǎng)自治系統(tǒng)中最常用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議之一，盡管有一定的安全保護(hù)措施，OSPF仍受到許多攻擊者的覬覦[3-4]。

OSPF是一種典型的鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，每當(dāng)鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化(如開(kāi)銷的變化或連接/中斷狀態(tài)的變化)或經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，路由器就會(huì)利用鏈路狀態(tài)通告(link state advertisement，LSA)廣播鏈路狀態(tài)信息。LSA是描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆纸M，記錄相鄰路由器信息，在相鄰路由器中交換[5-6]，所有有效的LSA會(huì)被存放在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，路由器根據(jù)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算得到路由表。因此，LSA上的路由信息的真實(shí)性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要，一旦被篡改，虛假的路由將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)陷于混亂。路由欺騙[7-11]是一種利用協(xié)議漏洞偽造LSA篡改路由信息的攻擊方法。一旦攻擊者實(shí)施路由欺騙攻擊，會(huì)嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的安全，造成分組無(wú)法到達(dá)目的地、路由環(huán)路、流量黑洞、網(wǎng)絡(luò)癱瘓等嚴(yán)重后果。而路由選擇中的洪泛機(jī)制會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)路由欺騙攻擊的破壞力[12]。此機(jī)制雖然在功能上是必要的，但同時(shí)會(huì)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中洪泛虛假的LSA，導(dǎo)致大面積的路由污染[13]。

文中通過(guò)對(duì)目前已存在的多種OSPF路由欺騙攻擊進(jìn)行分析和分類，提出了有針對(duì)性的檢測(cè)算法；設(shè)計(jì)了一種通用的檢測(cè)和防御系統(tǒng)，基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)實(shí)現(xiàn)了原型系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了該系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的有效性。

1 相關(guān)工作

目前為止，針對(duì)攻擊方法的研究，主要在于新型路由欺騙攻擊的發(fā)現(xiàn)。文獻(xiàn)[7]提出了一種新型的路由欺騙攻擊，利用協(xié)議處理LSA頭部時(shí)，不檢查鏈路狀態(tài)ID和路由器標(biāo)識(shí)的一致性，成功躲過(guò)反擊機(jī)制，同時(shí)該文獻(xiàn)還提出了三種預(yù)防的方法。文獻(xiàn)[8]發(fā)現(xiàn)了兩種逃避反擊機(jī)制的新攻擊，分別為鄰接欺騙攻擊和單路徑攻擊。文獻(xiàn)[9-10]發(fā)現(xiàn)了兩種危害性很大的路由欺騙攻擊，分別為雙LSA注入攻擊和遠(yuǎn)程鄰接攻擊。文獻(xiàn)[11]在雙LSA注入攻擊的基礎(chǔ)上提出了雙LSA遠(yuǎn)程多注入攻擊。這些文獻(xiàn)提出的路由欺騙攻擊都是利用了協(xié)議缺陷或者漏洞，逃避反擊機(jī)制對(duì)路由器進(jìn)行攻擊。

關(guān)于OSPF協(xié)議安全性的研究主要集中在攻擊分析、消耗資源類攻擊的檢測(cè)以及防范。文獻(xiàn)[14]提出一種冗余的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，降低LSA偽造攻擊對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，提高OSPF網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存能力。文獻(xiàn)[15]設(shè)計(jì)一種模型來(lái)分析驗(yàn)證OSPF協(xié)議中關(guān)鍵漏洞的存在，并通過(guò)此方法提出并驗(yàn)證了一個(gè)新漏洞。文獻(xiàn)[16]引入了一種滲透工具來(lái)檢查OSPF口令強(qiáng)度，增加網(wǎng)絡(luò)的安全性，但該工具受到了路由器硬件和操作系統(tǒng)版本的限制。文獻(xiàn)[17]對(duì)OSPF協(xié)議進(jìn)行安全性分析，并建議將基于軟件包分析的入侵檢測(cè)功能加入規(guī)范。文獻(xiàn)[18]利用路由器嵌入的TPM模塊和內(nèi)部的動(dòng)態(tài)度量模塊防止遭受操作系統(tǒng)層面的入侵，利用系統(tǒng)處理攻擊報(bào)文的流程來(lái)判斷是否受到最大年齡攻擊等三種攻擊。該方法將整個(gè)系統(tǒng)存在于路由器內(nèi)部，能夠經(jīng)濟(jì)有效地檢測(cè)這三種攻擊。文獻(xiàn)[19]設(shè)計(jì)了一個(gè)通用、多模式的OSPF協(xié)議脆弱性檢測(cè)系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)受到資源消耗攻擊時(shí)，CPU滿載無(wú)法處理SNMP(simple network management protocol )請(qǐng)求的特點(diǎn)，采用SNMP和旁路監(jiān)聽(tīng)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效地檢測(cè)出消耗資源類的攻擊。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(network functions virtualization，NFV)[20]是一種利用通用硬件以及虛擬化技術(shù)，承載多種功能的軟件來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬件，實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技術(shù)。通過(guò)NFV技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)功能不再依賴專用硬件，減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)與部署，為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展注入新的動(dòng)力。

2 OSPF路由欺騙攻擊分類及其檢測(cè)算法

2.1 路由欺騙攻擊分類

表1列出了目前主要欺騙方法的特點(diǎn)。通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)欺騙攻擊不引起反擊機(jī)制時(shí)，盡管欺騙攻擊的原理不同，但有著以下的共同特性，且與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o(wú)關(guān)：

(1)攻擊者發(fā)送一個(gè)惡意的路由器LSA?！皭阂狻敝杆腖SA 部分與鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中真實(shí)的LSA不同；

(2)攻擊者會(huì)收到一個(gè)LSAck 包，表明惡意LSA 通過(guò)了協(xié)議的校驗(yàn)和檢查；

(3)由于協(xié)議的缺陷等原因，惡意的LSA 并不會(huì)引起反擊機(jī)制，使其篡改了真實(shí)的LSA 達(dá)到欺騙的效果。

表1 攻擊特點(diǎn)

當(dāng)某種欺騙攻擊引起反擊機(jī)制時(shí)，盡管具體方式有所不同，但它們欺騙原理相似[9], 且實(shí)現(xiàn)的攻擊均具有以下特性：

(1)攻擊者按序向路由器發(fā)送觸發(fā)LSA 和抗反擊LSA，且抗反擊LSA與鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中真實(shí)的LSA 不同；

(2)這兩條報(bào)文的時(shí)間間隔在1～5 s，并且攻擊者都收到兩個(gè)報(bào)文的LSAck包；

(3)觸發(fā)LSA 引起了反擊機(jī)制，然而由于抗反擊LSA 和反擊LSA 的校驗(yàn)和、序列號(hào)相同，且時(shí)間差在15 min以內(nèi)，這兩種報(bào)文先到的被保存，后到的被丟棄。

由此，將這六種路由欺騙攻擊分為兩大類：第一類為引起反擊類攻擊，第二類為不引起反擊類攻擊。

2.2 檢測(cè)算法

對(duì)于引起反擊和不引起反擊的兩類路由欺騙攻擊，分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的檢測(cè)算法。

2.2.1 算法I：不引起反擊類攻擊的檢測(cè)算法

鄰接欺騙、遠(yuǎn)程鄰接欺騙、單路徑注入、LSA覆蓋等不會(huì)引起OSPF協(xié)議反擊機(jī)制，根據(jù)它們的特性設(shè)計(jì)算法I。

算法I：檢測(cè)不引起反擊類攻擊的算法。

Input：路由器的OSPF報(bào)文流

Output：OSPF欺騙存在與否

1：for position←next_begin+1 to trace_num do //position為檢測(cè)的當(dāng)前報(bào)文位置

2：for index←position to window_size do//window_size為滑動(dòng)窗口大小

3：if 此條報(bào)文是router LSA do

4：if LSAs∈{LS Database}then

5：記錄時(shí)間戳、鏈路號(hào)等參數(shù)

6：if 存在LSAck包 then

7：if 存在合法的反擊LSA then

8：break

9：else if 未告警 then

10：告警

11：end for

12：滑動(dòng)窗口+1

13：end for

算法I先解析流中的每條路由器LSA，記錄下捕獲報(bào)文的時(shí)間戳、報(bào)文所在網(wǎng)橋號(hào)、序列號(hào)等參數(shù)，與鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈路信息對(duì)比，判斷其是否為惡意；若不是，跳出流程，反之，繼續(xù)執(zhí)行，判斷其是否合法、是否引起反擊機(jī)制。合法指該LSA通過(guò)了協(xié)議的過(guò)程化檢查與約束，之后進(jìn)程會(huì)回復(fù)一個(gè)LSAck報(bào)文。由反擊機(jī)制特點(diǎn)可知：反擊LSA的序列號(hào)比惡意LSA的序列號(hào)大1，鏈路狀態(tài)ID和惡意LSA的相同，鏈路狀態(tài)信息和真實(shí)的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同。據(jù)此判斷惡意LSA是否引起反擊機(jī)制。若出現(xiàn)，跳出流程，從下一條報(bào)文重新執(zhí)行流程。反之，由于所有洪泛的惡意LSA 之間的鏈路狀態(tài)ID和序列號(hào)都相同，比較兩次告警惡意LSA 的鏈路狀態(tài)ID和序列號(hào)可判斷告警是否重復(fù)，找出最先發(fā)送惡意LSA 報(bào)文的路由器或主機(jī)。

2.2.2 算法II：引起反擊類攻擊檢測(cè)算法

目前引起反擊類攻擊僅有雙LSA注入攻擊和雙LSA遠(yuǎn)程多注入攻擊兩種。根據(jù)特性設(shè)計(jì)算法II。

算法II：檢測(cè)引起反擊類攻擊的算法。

Input：路由器的OSPF報(bào)文流

Output：OSPF欺騙存在與否

1：for position←next_begin+1 to trace_num do

2：for index←position to window_size do

3：if 此條報(bào)文是router LSA do //觸發(fā)LSA

4：保存時(shí)間戳、鏈路號(hào)等參數(shù)

5：if 存在LSAck then

6：if 存在抗反擊LSA then

7：if 存在抗反擊LSA的LSAck then

8：if LSAs∈{LS Database}then

9：break

10：else if 未告警 then

11：告警

12：end for

13：滑動(dòng)窗口+1

14：end for

與算法I相同的是解析路由器LSA時(shí)都會(huì)記錄下捕獲的時(shí)間戳、報(bào)文所在網(wǎng)橋號(hào)等參數(shù)。但是它們算法流程并不相同，后者將采集到的路由器LSA作為觸發(fā)LSA執(zhí)行算法流程，依次判斷其是否合法、是否出現(xiàn)抗反擊LSA以及抗反擊LSA是否合法是否惡意、告警是否重復(fù)。

3 基于NFV的通用OSPF路由欺騙攻擊的檢測(cè)算法和防御機(jī)制(ARSAO)

盡管兩類路由欺騙攻擊篡改某些路由器的路由表，但不會(huì)影響受害路由器的反擊LSA到達(dá)所有路由器。所以檢測(cè)到欺騙攻擊后，向路由器發(fā)送一條序列號(hào)更大的LSA，刻意引起它的反擊機(jī)制，將使攻擊失去效果?；谠撛恚竟?jié)提出了OSPF路由欺騙攻擊的防御機(jī)制，能夠有效地防御大部分OSPF路由欺騙攻擊。但鄰接欺騙攻擊和遠(yuǎn)程鄰接欺騙攻擊，因它們通過(guò)偽裝成路由器，發(fā)送關(guān)于自身的虛假LSA，即使再次引起反擊機(jī)制，洪泛的依舊是虛假路由，所以不能通過(guò)激發(fā)協(xié)議的反擊機(jī)制進(jìn)行防御。這兩種攻擊需要通知管理員處置。

3.1 支撐ARSAO的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

文中基于NFV提出了通用的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示，該架構(gòu)主要分為采集層和分析層。

采集層主要包含若干中間盒，以及采集、通信和防御實(shí)施三大模塊。采集模塊功能主要包括：捕獲流經(jīng)路由器各端口的OSPF分組；過(guò)濾掉與欺騙攻擊無(wú)關(guān)的OSPF Hello報(bào)文；解析協(xié)議報(bào)文。通信模塊將解析完的報(bào)文發(fā)送給分析服務(wù)器以及接收分析服務(wù)器的防御指令。防御實(shí)施模塊接收分析服務(wù)器的防御指令后，構(gòu)造新的路由器LSA后發(fā)送給路由器。

圖1 ARSAO的系統(tǒng)架構(gòu)

分析層包含一個(gè)分析服務(wù)器，由通信、防御分析兩大模塊組成。通信模塊接收來(lái)自中間盒的協(xié)議報(bào)文和發(fā)送防御指令。防御分析模塊將協(xié)議報(bào)文加上鏈路號(hào)和時(shí)間戳形成trace記錄流；獲取每條協(xié)議報(bào)文的核心參數(shù)；調(diào)用兩類檢測(cè)算法多線程檢測(cè)trace記錄流；檢測(cè)到攻擊后告警并構(gòu)造防御指令。

考慮到開(kāi)銷、效率、實(shí)時(shí)性等因素，分析服務(wù)器和中間盒之間采用UDP協(xié)議進(jìn)行通信。

3.2 中間盒設(shè)計(jì)

中間盒是指在Linux容器(LXC)中運(yùn)行具有特定檢測(cè)與防御功能的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能(VNF)。它通過(guò)網(wǎng)橋連接到路由器之間，用軟件實(shí)現(xiàn)中間盒是文中的研究點(diǎn)之一。它的程序設(shè)計(jì)基于socket編程，利用了libpcap、tcpdump、libnet技術(shù)。中間盒各個(gè)模塊的工作流程如圖2所示。

圖2 中間盒工作流程

通信模塊在初始化階段，打開(kāi)一個(gè)UDP socket，利用send to函數(shù)向分析服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)包，recvfrom函數(shù)接收分析服務(wù)器的防御指令。

采集模塊在監(jiān)測(cè)接口的數(shù)據(jù)鏈路層增加一個(gè)旁路處理，基于libpcap利用原始套接字從鏈路層驅(qū)動(dòng)程序中獲取數(shù)據(jù)包的拷貝，通過(guò)Tap函數(shù)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給BSD Packet Filter(BPF)過(guò)濾器。定義過(guò)濾規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行逐一匹配，符合條件的使用tcpdump中的對(duì)應(yīng)函數(shù)對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析，之后存放入內(nèi)核緩沖區(qū)，并傳遞給用戶緩沖區(qū)。

防御實(shí)施模塊每當(dāng)其接收到分析服務(wù)器的防御指令后，調(diào)用libnet函數(shù)庫(kù)自底層向上層構(gòu)造新的觸發(fā)LSA。

3.3 分析服務(wù)器設(shè)計(jì)

分析服務(wù)器是指在LXC中具有特定分析功能的VNF，它通過(guò)一個(gè)網(wǎng)橋橋接所有的中間盒，確保及時(shí)地接收中間盒發(fā)送來(lái)的協(xié)議報(bào)文。它的工作過(guò)程如下：程序初始化階段打開(kāi)UDP socket，監(jiān)聽(tīng)端口，等待連接請(qǐng)求，利用recvfrom函數(shù)接收協(xié)議報(bào)文。接收?qǐng)?bào)文后，對(duì)每條報(bào)文添加網(wǎng)橋ID和時(shí)間戳，存入接收緩沖區(qū)，利用正則表達(dá)式過(guò)濾讀取參數(shù)，存入trace記錄中，然后使用pthread_create函數(shù)開(kāi)啟兩個(gè)線程，分別調(diào)用兩類檢測(cè)算法對(duì)流檢測(cè)，判斷是否存在攻擊。若存在，生成告警信息，存入日志文件，并且生成防御指令。最后利用sendto函數(shù)發(fā)送防御指令。

trace記錄的結(jié)構(gòu)如圖3所示。時(shí)間戳占2個(gè)字節(jié)，表示協(xié)議報(bào)文被捕獲的時(shí)間；網(wǎng)橋ID占2個(gè)字節(jié)，標(biāo)識(shí)報(bào)文所在的網(wǎng)橋；LSA類型占1個(gè)字節(jié)，表示LSA類型，當(dāng)OSPF分組類型不為L(zhǎng)SU時(shí)，自動(dòng)填充0；鏈路數(shù)占2個(gè)字節(jié)，表示路由器接口活動(dòng)的數(shù)量；鏈路ID占4個(gè)字節(jié)，表示路由器接口所連接的對(duì)象；鏈路數(shù)據(jù)占4個(gè)字節(jié)，為IP地址掩碼或接口的IP地址。時(shí)間戳取自宿主服務(wù)器的時(shí)鐘，解決各個(gè)路由器、中間盒時(shí)鐘不同步問(wèn)題，保證檢測(cè)邏輯的正確性。

圖3 trace記錄結(jié)構(gòu)

防御指令中包含：惡意LSA序列號(hào)、鏈路狀態(tài)ID、區(qū)域ID、中間盒IP地址、目標(biāo)路由器IP地址。這些參數(shù)用于中間盒構(gòu)造LSA。

4 原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為了驗(yàn)證ARSAO系統(tǒng)的功能和性能，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境配置如下：宿主服務(wù)器為ThinkServer RD550(內(nèi)存32 GB、Xeon(R) CPU4核、x5647 @2.93 GHz)；服務(wù)器的操作系統(tǒng)為Ubuntu 16.04，以LXC作為虛擬機(jī)構(gòu)建NFV網(wǎng)絡(luò)作為測(cè)試原型系統(tǒng)的環(huán)境[21-22]。

原型系統(tǒng)的NFV網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。該網(wǎng)絡(luò)是由17臺(tái)配置OSPF協(xié)議的路由器R1-R17組成，它分為5個(gè)區(qū)域Aera0-Aera4。包含虛擬主機(jī)6臺(tái)H1-H6。網(wǎng)段的掩碼皆為255.255.255.0。此外原型系統(tǒng)設(shè)置了5個(gè)檢測(cè)中間盒和1個(gè)分析服務(wù)器。

圖4 測(cè)試原型系統(tǒng)的NFV網(wǎng)絡(luò)

4.2 系統(tǒng)的功能驗(yàn)證

由于雙LSA遠(yuǎn)程多注入攻擊與雙LSA注入攻擊類似以及鄰接欺騙攻擊與遠(yuǎn)程鄰接欺騙攻擊類似，實(shí)驗(yàn)選擇對(duì)鄰接欺騙攻擊、雙LSA注入攻擊、LSA攻擊覆蓋攻擊、單路徑注入攻擊這四種路由欺騙攻擊行為進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)功能和防御功能。分別在Area1、Area2、Area3、Area4依次進(jìn)行這四種攻擊(時(shí)間間隔1 s)。

Area1內(nèi)，攻擊者H2發(fā)送所構(gòu)造的Hello報(bào)文，與R2建立鄰接關(guān)系，之后注入惡意的攻擊報(bào)文。Area2內(nèi)，攻擊者從R17向R14注入觸發(fā)LSA和抗反擊LSA報(bào)文；Area3內(nèi)，攻擊者從R7向R15發(fā)送覆蓋攻擊的LSA報(bào)文，Area4內(nèi)，攻擊者從R11向R13注入關(guān)于R12的惡意LSA報(bào)文。攻擊前，記錄R2、R14、R15、R13的路由表。攻擊后，再次查看受害路由器的路由表，對(duì)比可得路由表項(xiàng)被篡改。表2為R2被攻擊后的路由表項(xiàng)列表，最后一行為多出的惡意的路由信息。

表2 路由器R2被攻擊后的路由表項(xiàng)

圖5中的日志文件顯示了ARSAO系統(tǒng)對(duì)攻擊特征的報(bào)文進(jìn)行了告警，并且準(zhǔn)確找出了攻擊源。檢測(cè)到攻擊的5 s后，再次查看受害路由器的路由表，大部分路由器的路由表已經(jīng)恢復(fù)，未恢復(fù)的R2則由管理員進(jìn)行處置。

實(shí)驗(yàn)表明：ARSAO系統(tǒng)能夠檢測(cè)出這兩大類路由欺騙攻擊、準(zhǔn)確找到攻擊源、防御其中的大部分攻擊。(鄰接欺騙攻擊、遠(yuǎn)程鄰接欺騙攻擊除外)

圖5 日志文件

4.3 系統(tǒng)的性能驗(yàn)證與分析

為了測(cè)試系統(tǒng)的性能，選擇雙LSA注入攻擊和單路徑攻擊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選取檢測(cè)時(shí)間、防御時(shí)間、誤報(bào)率和漏報(bào)率作為指標(biāo)。公式如下：

t檢測(cè)時(shí)間=t檢測(cè)到攻擊的時(shí)刻-t攻擊的時(shí)刻

(1)

t防御時(shí)間=t檢測(cè)到構(gòu)造的觸發(fā)LSA報(bào)文時(shí)刻-t檢測(cè)到攻擊的時(shí)刻

(2)

p誤報(bào)率=n誤報(bào)/n攻擊

(3)

p漏報(bào)率=n漏報(bào)/n攻擊

(4)

為了更好地模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，利用流量發(fā)生軟件Iperf設(shè)置背景流量，流量控制軟件Netem設(shè)置丟包率和時(shí)延。在不同的丟包率和時(shí)延下，在Area1、Area2、Area3、Area4內(nèi)分別間隔1 s進(jìn)行雙LSA注入攻擊和單路徑注入攻擊。一共進(jìn)行10輪實(shí)驗(yàn)，每輪一類欺騙攻擊100次，檢測(cè)時(shí)間、防御時(shí)間是1 000次實(shí)驗(yàn)的平均值，誤報(bào)率和漏報(bào)率為10輪實(shí)驗(yàn)的平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6～圖9。

圖6 時(shí)延對(duì)檢測(cè)時(shí)間和防御時(shí)間的影響

由圖6可知，兩類攻擊的檢測(cè)需都要一定的時(shí)間。200 ms時(shí)延下，引起反擊類的檢測(cè)時(shí)間與防御時(shí)間分別為3.72 s和2.49 s，不引起反擊類的檢測(cè)時(shí)間與防御時(shí)間分別為5.85 s和2.66 s。不引起反擊類攻擊的檢測(cè)時(shí)間明顯大于引起反擊類攻擊的檢測(cè)時(shí)間，防御時(shí)間兩類攻擊相差不多，兩類攻擊的檢測(cè)時(shí)間和防御時(shí)間隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)延基本呈線性增加。

圖7顯示的是丟包率對(duì)檢測(cè)時(shí)間和防御時(shí)間的影響。這兩類攻擊的檢測(cè)時(shí)間與防御時(shí)間隨著丟包率的增大有一定的波動(dòng)，但并沒(méi)有明顯影響。

圖8給出了不同時(shí)延下兩類攻擊的漏報(bào)率和誤報(bào)率。從圖8可知，當(dāng)時(shí)延較小時(shí)，時(shí)延的增加不會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)，而當(dāng)時(shí)延高于一定的值α(1～1.5 s)時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)漏報(bào)，且漏報(bào)率隨著時(shí)延的增大逐漸增大。

圖7 丟包率對(duì)檢測(cè)時(shí)間和防御時(shí)間的影響

圖8 時(shí)延對(duì)漏報(bào)率和誤報(bào)率的影響

圖9 丟包對(duì)漏報(bào)率和誤報(bào)率的影響

圖9給出了不同丟包率下兩類攻擊的漏報(bào)率和誤報(bào)率，兩者皆隨著丟包率的增加急劇升高。一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)丟包，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的情況有很多，可能是因出現(xiàn)惡意LSA的確認(rèn)報(bào)文丟失導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)攻擊的漏報(bào)；也有可能引起反擊類攻擊的反擊LSA報(bào)文丟失，導(dǎo)致系統(tǒng)將把這類攻擊誤判成另一類攻擊。同一丟包率下，引起自反擊類攻擊的誤判率低于另一類，漏判率高于另一類。因?yàn)榉磽纛惞魴z測(cè)算法步驟較多，其中任何一個(gè)步驟的報(bào)文不正確，都會(huì)導(dǎo)致漏判，所有步驟都滿足，才會(huì)誤判。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和丟包對(duì)ARSAO系統(tǒng)的性能產(chǎn)生了一定的影響，但在非極端的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和丟包的情況下，該系統(tǒng)能夠用統(tǒng)一的通用設(shè)施快速有效地檢測(cè)出各種OSPF欺騙攻擊并能夠進(jìn)行及時(shí)防御，檢測(cè)具有低誤報(bào)率和低漏報(bào)率，提升了NFV網(wǎng)絡(luò)的安全性和健壯性。由于采用通用基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)也具有經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前對(duì)于出現(xiàn)的多種OSPF路由欺騙攻擊仍缺乏有效的檢測(cè)和防御方法。文中在深入研究OSPF路由欺騙攻擊的基礎(chǔ)上，將它們分為兩類，提出了兩類OSPF路由欺騙攻擊的ARSAO機(jī)制?；贜FV技術(shù)，提出并實(shí)現(xiàn)了一種通用的支持檢測(cè)與防御的系統(tǒng)。原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明，ARSAO具有經(jīng)濟(jì)性、靈活、易于部署等特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出除鄰接欺騙攻擊和遠(yuǎn)程鄰接欺騙攻擊外的OSPF的路由欺騙攻擊，并能迅速地進(jìn)行故障恢復(fù)達(dá)到防御的效果，提高NFV網(wǎng)絡(luò)的安全性。下一步，將該研究擴(kuò)展到檢測(cè)與防御其他類型網(wǎng)絡(luò)攻擊的工作中。