[论文解读] Trailing the Snail: SDN Controller Security Evolution

Sandra Scott-Hayward|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2017

Software-Defined Networks and 5G参考文献 3被引用 5

一句话总结

本文分析了近十年来两个主流开源SDN控制器ONOS和OpenDaylight（ODL）的安全演进，揭示尽管安全意识不断提升且逐步增加了安全功能，但核心安全机制如认证加固、访问控制和安全设计原则仍实现不足。研究突显了诸如弱默认凭证、缺乏暴力破解防护以及日志记录不足等持续存在的漏洞，凸显了安全提案与实际生产控制器中实现之间的关键差距。

ABSTRACT

The first OpenFlow Software-Defined Network (SDN) Controller, NOX, was developed by Nicira Networks and donated to the research community in 2008. Almost 10 years later, there are at least 29 open-source SDN Controllers and many more proprietary solutions. Two of the open-source SDN controllers stand out in terms of broad deployment and strong contributor base; Open Network Operating System (ONOS) and OpenDaylight (ODL). Both have been deployed in live networks. However, despite increasing adoption of SDN, the security of the SDN control plane has developed at a snail's pace. In this paper, the evolution of ONOS and ODL security is discussed. The reflection of this on secure SDN Controller design is analyzed.

研究动机与目标

• 评估近十年来两个主要开源SDN控制器ONOS和OpenDaylight（ODL）的安全功能演进。
• 识别尽管社区安全意识增强且功能持续开发，仍存在的持久安全缺陷。
• 评估ONOS和ODL生态系统中安全项目与应用的成熟度与实现情况。
• 突出理论安全机制与实际生产SDN控制器中安全设计原则实现之间的差距。
• 倡导核心开发团队加强对安全的主体责任，并推广使用OSSDN Project Delta等实践性工具以提升开发人员的安全意识教育。

提出的方法

• 对2013年至2017年间ONOS和ODL版本的系统性分析，重点关注安全功能与项目进展。
• 将既有文献（如11项核心安全功能）中的安全功能映射至ONOS和ODL中的实际实现。
• 评估2014年至2017年间与安全相关的事件及CVE，识别如拒绝服务（DoS）和凭证泄露等重复出现的漏洞。
• 审查NetVirt、Cardinal和Centinel等安全项目，评估其成熟度与采用程度。
• 分析ONF的《SDN控制器安全基础要求》文档以及OSSDN Project Delta渗透测试框架。
• 评估控制器接口（REST、GUI及南北向接口）中实际的安全控制措施，如日志记录、认证机制和资源监控。

实验结果

研究问题

• RQ1 ONOS和ODL的安全功能从初始发布到2017年之间如何演变？
• RQ2 认证加固和访问控制等核心安全原则在ONOS和ODL中实现程度如何？
• RQ3 为何像弱默认凭证和缺乏暴力破解防护等关键漏洞在广泛部署的SDN控制器中持续存在？
• RQ4 ONOS和ODL生态系统中聚焦安全的项目与应用的成熟度与实际采用水平如何？
• RQ5 像OSSDN Project Delta这样的工具在弥合理论安全需求与实际安全设计实现之间的差距方面效果如何？

主要发现

• 尽管安全意识增强，ONOS和ODL仍缺乏对暴力破解攻击的稳健防御机制，对失败的REST API请求未实施速率限制或连接黑名单机制。
• 默认凭证仍是关键漏洞，因其在在线文档中极易被发现，且在未更改时可提供不受限的访问权限。
• 资源监控（功能10）和应用隔离（功能1）仍实现不足，表明根本性安全架构缺陷长期未能解决。
• NetVirt和Cardinal等安全项目虽具潜力，但缺乏可量化的采用统计数据，且多数项目开发进展甚微。
• ON.Lab和ODL安全团队对ONF的《安全基础要求》文档普遍缺乏了解，表明标准制定与实现社区之间存在脱节。
• OSSDN Project Delta等工具虽获积极反馈，但不足以确保安全设计原则被嵌入核心控制器开发流程中。