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Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Universidad de Zaragoza
Defensa proactiva y reactiva ante ataquesDDoS en un entorno simulado de redes
de�nidas por software
Trabajo Fin de Grado
Autor
Jorge Paracuellos Cortés
Director
Ricardo J. Rodriguez
Abril 2016
2016
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1Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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2Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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Introducción
MotivaciónI Incremento de
amenazas debido aataques
I Nueva arquitectura dered en desarrollo
I Adaptación de lasempresas tecnológicas
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4
Introducción
Objetivos TFGI Familiarización con la tecnología Software Defined Network
(SDN)
I Estudio controladores SDN
I Estudio tipos de ataques Distributed Denial of Service (DDoS)
I Diseño e implementación de un mecanismo de defensaproactivo y reactivo
I Evaluación en diferentes escenarios y configuraciones
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5Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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Conceptos SDNArquitectura SDN
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Conceptos SDNProtocolo OpenFlow
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Conceptos SDNProtocolo OpenFlow
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Conceptos SDNComparativa controladores SDN de código abierto
Pox FloodLight OpenDayLightInterfaces SB SB & NB SB & NB
Virtualización Mininet &Openv Switch
Mininet &Openv Switch
Mininet &Openv Switch
GUI Sí Web UI Sí
REST API No Sí Sí
Documentación Escasa Media Media
LenguajeProgramación Python Java + cualquier lenguaje
que utilice REST Java
Modularidad Media Alta Alta
S.O. Soportado Linux, Mac Osand Windows
Linux, Mac Osand Windows Linux
Edad 3 años 4 años 2 años
SoporteOpenFlow OF v1.0 OF v1.3 OF v1.3
OpenStackNetworking No Medio Medio
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Conceptos SDNOpenDayLight
CaracterísticasI Apoyo de la industria (Intel, Cisco, Nec ...)I Proyecto de código abiertoI Desarrollo en JavaI Extensa documentación y comunidad activa en constante
movimientoI Arquitectura modular
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10Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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Ataques DDoS
ClasificaciónI InundaciónI ReflexiónI Amplificación
Mecanismos de defensa ante DDoSI PrevenciónI Detección
I PatronesI Anomalías
I Identificación del origenI Mitigación
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Ataques DDoS
ClasificaciónI InundaciónI ReflexiónI Amplificación
Mecanismos de defensa ante DDoSI PrevenciónI Detección
I PatronesI Anomalías
I Identificación del origenI Mitigación
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12Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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Arquitectura del sistemaDiagrama de despliegue
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Arquitectura del sistemaExplicación formal
ParámetrosI Tcoste : tiempo
que tarda enrecuperarse unnodo
I Tslot : tiempoque tarda enrecuperar k < nréplicas enparalelo
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14
Arquitectura del sistemaExplicación formal
ParámetrosI Tcoste : tiempo
que tarda enrecuperarse unnodo
I Tslot : tiempoque tarda enrecuperar k < nréplicas enparalelo
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Arquitectura del sistemaFuncionamiento: Rejuvenecimiento
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16
Arquitectura del sistemaImplementación
par
alt
[is_TCP]
ref
receivePacket
ref
executeDefense()
ProReactDefense
PacketHandler
2: Packet.Ignore
1: set_activeDefense (true)
loop
alt
[i < z]
ProReactDefense
3: loadBalanceProactive(k,l,t_out)
2: loadBalanceReactive(k,j,t_out)
1: detectReactive()
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16
Arquitectura del sistemaImplementación
par
alt
[is_TCP]
ref
receivePacket
ref
executeDefense()
ProReactDefense
PacketHandler
2: Packet.Ignore
1: set_activeDefense (true)
loop
alt
[i < z]
ProReactDefense
3: loadBalanceProactive(k,l,t_out)
2: loadBalanceReactive(k,j,t_out)
1: detectReactive()
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17Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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Evaluación y resultadosTopología de los escenarios
Archivo de105MBytesservido a1,46MBytes/s
Tiempo deservicio entre66 y 68segundos
EscenariosI 1 atacanteI 2 atacantesI 3 atacantes
Probabilidad de ataqueI 25%I 50%I 75%
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19
Evaluación y resultadosComparativa tiempos de servicio
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(a) 1 atacante, defensa desactivada
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(b) 3 atacantes, defensa desactivada
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(c) 1 atacante, defensa activada
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(d) 3 atacantes, defensa activada
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19
Evaluación y resultadosComparativa tiempos de servicio
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(a) 1 atacante, defensa desactivada
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(b) 3 atacantes, defensa desactivada
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(c) 1 atacante, defensa activada
Probabilidad de ataque 25% 50% 75%
Tie
mpo
de
serv
icio
(s)
65
70
75
80(d) 3 atacantes, defensa activada
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Evaluación y resultadosFuncionamiento del sistema ante ataques DDoS
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21Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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22
Trabajo relacionado
Áreas de estudioI Vulnerabilidades de SDN
I Estudio de amenazas y posibles solucionesI Mecanismos proactivos
I Aplicados sobre SDN en un ámbito distintoI Mecanismos reactivos
I Implementan sistemas de defensa sobre SDNI Mecanismos proactivos y reactivos
I Desarrollados en otras áreas
ContribuciónMecanismo proactivo y reactivo para mitigar ataques DDoS siendocapaz de gestionar y modificar la arquitectura de red SDN
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22
Trabajo relacionado
Áreas de estudioI Vulnerabilidades de SDN
I Estudio de amenazas y posibles solucionesI Mecanismos proactivos
I Aplicados sobre SDN en un ámbito distintoI Mecanismos reactivos
I Implementan sistemas de defensa sobre SDNI Mecanismos proactivos y reactivos
I Desarrollados en otras áreas
ContribuciónMecanismo proactivo y reactivo para mitigar ataques DDoS siendocapaz de gestionar y modificar la arquitectura de red SDN
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23Índice
1. Introducción
2. Conceptos SDN
3. Ataques DDoS
4. Arquitectura del sistema
5. Evaluación y resultados
6. Trabajo relacionado
7. Conclusiones y líneas futuras
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24
Conclusiones y líneas futuras
ConclusionesI Estudio y comprensión de la arquitectura de red SDNI Estudio y comprensión de los distintos ataques DDoSI Implementación del mecanismo de defensa proactivo y reactivo
en OpenDayLightI Corroboración de la viabilidad y funcionamiento de la defensa
Líneas futurasI Formalizar el proyecto mediante modelos de MarkovI Actualizar la versión Beryllium de OpenDayLightI Añadir mecanismos de detecciónI Complementar con un honeypot
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24
Conclusiones y líneas futuras
ConclusionesI Estudio y comprensión de la arquitectura de red SDNI Estudio y comprensión de los distintos ataques DDoSI Implementación del mecanismo de defensa proactivo y reactivo
en OpenDayLightI Corroboración de la viabilidad y funcionamiento de la defensa
Líneas futurasI Formalizar el proyecto mediante modelos de MarkovI Actualizar la versión Beryllium de OpenDayLightI Añadir mecanismos de detecciónI Complementar con un honeypot
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Muchas gracias por su atención