基于突变平衡态理论的BGP-LDoS攻击检测方法

来源：软件学报杂志2018年第12期北京时间：

作者：苗甫,张连成,郭毅,王禹,王振兴

单位：苗甫，解放军信息工程大学, 河南 郑州 45000111,张连成，解放军信息工程大学, 河南 郑州 45000102,郭毅，解放军信息工程大学, 河南 郑州 450001;清华大学 网络科学与网络空间研究院, 北京 10008403,王禹，河南工程学院, 河南 郑州 45000704,王振兴，解放军信息工程大学, 河南 郑州 45000105

摘要：域间路由系统是互联网的关键基础设施.针对域间路由系统的低速率拒绝服务攻击（low-rate DoS againstBGP sessions，简称BGP-LDoS）能够引起大范围级联失效，造成域间路由系统全局瘫痪.已有的防护机制和检测方法难以有效应对这种源自数据平面的大规模低速率流量拥塞攻击.分析域间路由系统在BGP-LDoS攻击威胁下的状态突变过程，提出一种基于突变平衡态理论（the equilibrium state of the catastrophe theory，简称ESCT）的BGP-LDoS攻击检测方法.以流量周期性特征、路由会话特征和报文转发量为检测特征进行突变模型的选择，并确定相应的状态变量和控制变量，进一步利用采集的历史数据为训练样本，对突变函数进行训练，以定义系统正常和失效状态时的平衡曲面.利用训练后的尖点突变模型对系统运行状态进行监控，根据分歧集函数判断系统是否出现由正常向失效的跳变，从而实现对攻击的检测.实验结果表明：ESCT方法仅需要监控系统中少量的关键链路和节点就能够具备较强的BGP-LDoS检测能力，为及时发现和提早应对攻击提供可靠参考.

关键词：突变理论;域间路由;低速率拒绝服务;攻击检测;网络安全

基金资助：国家自然科学基金（61402525，61402526）；国家高技术研究发展计划（863）（2012AA012902）