[논문 리뷰] DDoS Attack and Interception Resistance IP Fast Hopping Based Protocol

В. В. Крылов, Kirill Kravtsov|arXiv (Cornell University)|2014. 03. 28.

Network Security and Intrusion Detection참고 문헌 5인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 정기적으로 서버 IP 주소를 동적으로 변경함으로써 DDoS 공격을 완화하고 트래픽 가로채기를 방지하는 네트워크 계층 방어 메커니즘인 IP 빠른 점프(IPFH)를 제안한다. 프로토콜은 클라이언트와 서버 간에 암호학적으로 안전한 키 교환을 동기화하여 세션 지속성을 원활하게 유지하면서도 진짜 목적지를 숨겨, DDoS 및 도청 공격의 효과를 크게 감소시키며 최소한의 구현 부담을 유도한다.

ABSTRACT

Denial-of-Service attacks continue to be a serious problem for the Internet community despite the fact that a large number of defense approaches has been proposed by the research community. In this paper we introduce IP Fast Hopping, easily deployable and effective network-layer architecture against DDoS attacks. Our approach also provides an easy way for clients to hide content and destination server of theirs communication sessions. We describe a method of dynamic server IP address change and all modules necessary to implement the approach.

연구 동기 및 목표

• 고정된 IP 주소와 장기적인 연결을 악용하는 DDoS 공격의 지속적 위협을 해결하기 위해.
• 기존 프로토콜을 수정할 필요 없이 네트워크 계층에서 경량이고 구현 가능한 방어 메커니즘을 제공하기 위해.
• 클라이언트가 통신의 실제 목적지를 은폐하여 트래픽 가로채기 및 추적을 방지하기 위해.
• IP 주소 변경 중에도 세션 지속성을 보장하기 위해 동기화된 키 관리를 통해 실현하기 위해.
• 공격자가 고정된 IP 주소를 대상으로 삼는 것을 불가능하게 하여 공격 표면을 줄이기 위해.

제안 방법

• 서버의 IP 주소가 동기화된 시간 및 키 기반 알고리즘에 따라 정기적으로 변경되는 동적 IP 주소 점프 메커니즘을 도입한다.
• 클라이언트와 서버 간에 키 교환 프로토콜을 사용하여 공유 비밀 키를 설정함으로써 양측이 다음 IP 주소를 예측할 수 있도록 한다.
• 클라이언트는 동기화된 점프 일정을 유지하여 현재 IP 주소로의 연결을 시작하고 유지함으로써 중단 없이 운영할 수 있다.
• 공유 키와 시간을 기반으로 하여 시퀀스를 생성하기 위해 암호학적으로 안전한 의사난수 함수(PRF)를 사용한다.
• 모든 통신은 동적 IP 라우팅을 통해 보호되어 공격자가 DDoS나 중간자 공격을 수행하기가 어려워진다.
• 프로토콜은 네트워크 계층에서 투명하게 작동하여 기존 인프라와 애플리케이션에 대한 변경 최소화가 가능하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고정된 IP 주소를 가진 서버에 대한 DDoS 공격 성공률을 효과적으로 낮출 수 있는가?
• RQ2 어떤 정도로 IP 빠른 점프는 적대자가 트래픽을 가로채거나 세션을 추적하는 것을 방지할 수 있는가?
• RQ3 실세계 네트워크에서 저지연성과 고신뢰성으로 동기화된 IP 점프 체계를 어떻게 구현할 수 있는가?
• RQ4 동적 IP 변경이 클라이언트 세션 지속성과 네트워크 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 기존 네트워크 프로토콜이나 클라이언트 소프트웨어를 수정할 필요 없이 프로토콜을 구현할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 IP 빠른 점프 메커니즘은 서버 IP 주소가 자주 불규칙하게 변경되므로 안정된 공격 대상이 없어져 DDoS 공격을 효과적으로 방지한다.
• 공유 비밀 키를 사용한 클라이언트와 서버 간의 동기화된 IP 변경을 통해 안전하고 끊김 없이 통신이 가능하다.
• 공격자가 서버의 현재 IP 주소를 신뢰성 있게 예측하거나 모니터링할 수 없기 때문에 트래픽 가로채기가 크게 저해된다.
• 네트워크 계층에서 작동하고 전송 계층 및 응용 계층의 변경이 필요 없기 때문에 기존 네트워크에 쉽게 구현할 수 있다.
• 암호학적으로 안전한 의사난수 함수를 사용함으로써 제3자에 비해 IP 점프 시퀀스가 예측 불가능해진다.
• 낮은 오버헤드를 유지하며 심각한 지연을 유발하지 않아 생산 환경에 적합하다.