Path verification in software-defined networks using programmable data planes
Yazılım tanımlı ağlarda programlanabilir veri düzlemi ile patika doğrulama
- Tez No: 717674
- Danışmanlar: PROF. DR. ERTAN ONUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar ağ protokolleri, Bilgisayar ağları, Bilgisayar ağları güvenliği, Yazılım tanımlı ağlar, Computer network protocols, Computer networks, Computer networks security, Software defined networks
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yazılım tanımlı ağlar, geneksel ağ mimarilerini kontrol ve veri düzlemlerini ayıra- rak ve programlanabilir mantıksal olarak merkezileştirilmiş kontrolcü tanımlayarak yenileştirmiştir. Yazılım tamımlı ağlar kapsamlı geliştirmelerin yanında bazı ağ gü- venliği problemlerine çözümler sunmasına rağmen, yazılım tanımlı ağların kendisi- nin güvenliği sıklıkla göz ardı edilmiştir. Özellikle veri düzleminin güvenliği, veri düzlemindeki cihazların güvenilir olduğu varsayımının yaygın olarak kabul edilmesi yüzünden sıklıkla göz ardı edilmiştir. Fakat, veri düzlemindeki cihazlar ele geçirile- rek davranışları değiştirilebilir. Kontrolcü, doğrulama mekanızmalarının eksikliğin- den dolayı ağ cihazlarının veri iletim biçimlerinin değişip değişmediğini ve paketle- rin ağda istenilen patikaları takip edip etmediğini doğrulayamamaktadır. Geleneksel IP ağları için üretilmiş çözümler ise yazılım tanımlı ağ yerleştirmelerine kolayca uy- gulanamamaktadır. Buna ek olarak, yazılım tanımlı ağlar için üretilmiş çözümler de veri düzleminde yaygın olarak kullanılan OpenFlow cihazlarının limitasyonları ile kı- sıtlanmaktadır. Bu çalışmada, patika doğrulama problemi tanımlanıp, yazılım tanımlı ağ ve programlanabilir veri düzleminin avantajlarını kullanarak patika doğrulaması ve paket bütünlüğü sağlayan bir kontrolcü dizaynı olan P4thV sunulmuştur. P4thV, paket bütünlüğünü ihlal eden durumları ve anormal iletim davranışlarını, ağa giren ve ağdan çıkan paketleri analiz ederek saptamaktadır. Bununla birlikte, P4thV, ağ cihaz- larinin paket iletim davaranışlarını doğrulamaktadır ve veri düzlemine karşı gerçek- leştirilen saldırıları tespit etmektedir. Python ve P4 özellikle açık kaynak kodlu BMv2 yazılımsal ağ anahtarı kullanarak P4thV'nin bir prototipi yapılmıştir. P4thV'nin per- formansı Mininet emülasyonları ile değerlendirilmiş ve sonuçlar sunulmuştur. Ayrıca, P4thV, yakın zamanda yapılmış FOCES ve SPHINX çalışmaları ile karşılaştırılmıştır. Deneylerimiz sonucunda, P4thV, 97% doğrulama doğruluğu ve yaklaşık iki kat hızlı anomali tespiti ile FOCES'ten daha iyi sonuç vermiştir. Bu performans, SPHINX'e oranla 50% daha az kontrol mesajı, ihmal edilebilir iletim gecikmesi ve sadece 10% veri hacmi kaybıyla elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Software-Defined Networks (SDNs) revamp the traditional network architectures by segregating the data plane and control plane and introducing a programmable and log- ically centralized control plane. Although SDNs bring along extensive improvements, as well as solutions to some of the network security problems, the security of SDN itself is often overlooked. Especially the security of the data plane is often overlooked because of the widespread assumption that the data plane devices are trusted. How- ever, an adversary can compromise data plane devices and change their behavior. Due to a lack of verification mechanisms, the controller cannot verify that the forwarding behavior has not been altered and packets follow their intended paths. Solutions for traditional IP networks cannot be readily applied to SDN deployments. Moreover, solutions in SDN domain are held back by the limitations of the broadly used Open- Flow devices on the data plane. In this thesis, we present the path verification problem and propose a controller design, P4thV, that provides path verification and packet in- tegrity verification by leveraging the benefits of SDNs and the programmable data planes using P4. P4thV works by analyzing the packets entering and exiting the net- work to detect packet integrity violations as well as abnormal forwarding behaviors. Additionally, P4thV collects flow statistics from switches to verify the forwarding be- havior of the switches further and detect attacks against the data plane. We prototype P4thV using Python and P4 enabled open source BMv2 software switch. We then evaluate its performance using Mininet emulations and present our results. Further, we compare P4thV against recent studies FOCES and SPHINX. Our experiments show that P4thV outperforms FOCES by achieving over 97% verification accuracy and almost two times faster anomaly detection while requiring 50% less control chan- nel messages than SPHINX and causing negligible additional forwarding delays and 10% throughput degradation.
Benzer Tezler
- Large scale wireless propagation channel characterization of air-to-air and air-to-ground drone communications
Hava-hava ve hava-yer drone haberleşmesi için büyük ölçekli kablosuz yayılım kanalı karakterizasyonu
UBEYDULLAH ERDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Helisel yayların statik karakteristiklerini ölçme ve kontrol etme cihazının tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a device measuringand controlling the static characteristics of helical springs
MUAMMER MUSULLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Çizgisel kaynaktan ışıyan elektromağnetik dalgaların mükemmel iletken silindir takkesinden optik gibi saçılması
Başlık çevirisi yok
ADNAN GÖRÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. H. ERGUN BAYRAKÇI
- Projelerin planlama, programlama ve kontrolünde CPM ve PERT metodu
Başlık çevirisi yok
MEHMET ATAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
İşletmeGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ KUTAY