Desenvolvimento de um mecanismo integrado para a detecção e mitigação de ataques DDoS em redes definidas por software

Abstract

As redes definidas por software (do inglês, Software Defined Networking - SDN) são arquiteturas de redes que enfatizam a separação entre o plano de controle e o plano dedados, proporcionando uma série de benefícios, como o gerenciamento centralizado, aflexibilidade e a programabilidade da infraestrutura de rede. Apesar dos benefícios oferecidos pela arquitetura SDN, do ponto de vista da segurança, essa arquitetura introduziunovas vulnerabilidades devido à comunicação necessária entre esses planos, em virtudeda separação deles. Os ataques distribuídos de negação de serviço (do inglês, DistributedDenial of Service - DDoS) representam um desafio significativo para esse tipo de rede, jáque, nesta arquitetura, o controlador atua como um ponto central de controle e decisão,sendo responsável por gerenciar o tráfego e a configuração da rede. Assim, ele se tornaum alvo comum para os ataques DDoS, já que sua paralisação, em função do volumemassivo de tráfego malicioso proveniente desses ataques, resultará na exaustão da capacidade e processamento, levando à sua indisponibilidade e comprometendo a operação detoda a rede. As soluções presentes no estado da arte apresentaram diversas estratégiaspara reduzir os impactos dos ataques DDoS. Porém, ainda permanecem algumas lacunas,como a centralização das ações de detecção e mitigação no plano de controle, causandoatrasos no processo para confirmar qualquer mudança no comportamento do tráfego associada a esses ataques e o aumento do volume de mensagens de controle encaminhadasao controlador para realizar a identificação e a contenção desses ataques a rede. Alémdisso, muitas das estratégias desenvolvidas pelas soluções acabam penalizando uma partesignificativa do tráfego legítimo, provocando bloqueios de forma indiscriminada. Estetrabalho propõe um mecanismo de detecção e mitigação denominado DataControl-ML,que visa suprir essas lacunas. O mecanismo está organizado em dois procedimentos: (i)detecção e mitigação no plano de dados; e (ii) compartilhamento de informações globaispor meio do plano de controle. O primeiro procedimento concentra-se na implementaçãode técnicas para identificar o tráfego malicioso próximo aos pontos de ingresso na rede,priorizar o tráfego de clientes com níveis de confiabilidade aceitáveis (legítimos) e bloquear(descartar) o tráfego daqueles com baixo valor de confiança (maliciosos), com base emestatísticas geradas pelos switches programáveis. O segundo procedimento visa o compartilhamento de informações globais, organizadas em ações de controle que incluem obloqueio, a permissão sem prioridade associada ou a priorização dos clientes, determinadasa partir do estabelecimento de uma confiança global, por meio do controlador para o envioaos dispositivos de encaminhamento, promovendo uma abordagem híbrida (plano de dados e controle) por parte do mecanismo proposto, criando uma visão única da rede e umsistema de segurança mais abrangente. Os resultados experimentais obtidos mostraramque o DataControl-ML reduz cerca de 52,18% o tempo necessário para a confirmação deuma fonte maliciosa, responsável por gerar os ataques DDoS, quando comparado a outromecanismo do estado da arte. Além disso, o mecanismo proposto diminui o volume demensagens de controle enviadas ao controlador, o tempo de convergência para que osdispositivos de encaminhamento tenham informações sincronizadas e alcança uma acurácia de detecção e mitigação superior a 98%, reduzindo os impactos causados por essesataques.