基于NS2的DDoS攻防模拟系统研究与实现

论文摘要

分布式拒绝服务（DDoS）攻击严重威胁着网络的安全。DDoS攻击具有整体、全面、协同的特性,而且与目前使用的网络协议密切相关,这使得对它的防御异常困难,目前还没有完善的解决方案。本文从模拟的角度出发,探索使用模拟手段进行DDoS攻击与防御研究的方法,设计和实现一个基于NS2的DDoS攻防模拟系统。本文首先全面深入地讨论了DDoS攻击与防御的相关内容,详细分析国内外研究人员对DDoS攻击与防御模拟的研究现状。现在大部分的研究主要针对某一特定类型的DDoS攻击、检测与防御方法的模拟,没有覆盖其他攻击与防御类型,也没有考虑攻防两者之间的互动过程。Multi-Agent技术是研究大规模复杂问题的有效方法。在Multi-Agent系统中,多个具有自主功能的Agent成员通过相互影响和相互协作,共同地完成一个复杂的任务或实现一个复杂的目标。本文采用该技术提出了一个DDoS攻防模拟模型。该模型包括两大部分:一是对网络环境进行抽象与建模,主要包括网络拓扑、网络流量和网络协议的抽象与建模。二是对DDoS攻防过程进行抽象与建模,使用多种类型的Agent之间的相互协作来模拟整个攻防过程,主要包括攻击模型和防御模型。本文在NS2网络模拟器的基础之上,结合DDoS攻防模型设计并实现了一个DDoS攻防模拟系统。整个系统软件上由用户参数配置模块、分析转换模块、DDoS攻防模拟模块和结果展示模块四部分组成。该系统能够方便研究人员进行各种类型的DDoS攻击与防御研究,采用可视化技术向用户展示模拟过程和模拟结果数据,方便用户对模拟结果进行分析。本文最后使用原型系统进行了几组模拟实验,取得了良好的效果,验证了该模拟系统的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 DDoS 研究方法
• 1.3 研究目的
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 相关工作
• 2.1 DDoS 攻击与防御现状分析
• 2.1.1 DDoS 基本概念
• 2.1.2 DDoS 攻击原理及特点
• 2.1.3 DDoS 的攻击类型与防御方法
• 2.1.4 DDoS 的检测与追踪
• 2.1.5 防御DDoS 攻击所面临的挑战
• 2.2 僵尸网络
• 2.2.1 僵尸网络的特性
• 2.2.2 僵尸网络的危害
• 2.3 网络模拟
• 2.3.1 模拟基本概念
• 2.3.2 模拟模型的开发及其分类
• 2.3.3 网络模拟及其应用
• 2.4 DDoS 攻防模拟现状分析
• 2.4.1 国外研究现状
• 2.4.2 国内研究现状
• 2.4.3 研究现状总结
• 2.4.4 DDoS 攻防模拟系统研究面临的挑战
• 第三章 DDoS 攻击与防御模拟模型的研究
• 3.1 网络环境的抽象及建模
• 3.1.1 网络拓扑的抽象及建模
• 3.1.2 网络流量的抽象及建模
• 3.1.3 网络协议的抽象及建模
• 3.2 DDoS 攻防模拟模型
• 3.2.1 Multi-Agent 简介
• 3.2.2 基于Multi-Agent 的模拟技术
• 3.2.3 DDoS 攻击模型
• 3.2.4 DDoS 防御模型
• 第四章 DDoS 攻防模拟系统设计与实现
• 4.1 开发模拟系统的方法
• 4.1.1 编写专用模拟程序进行实验
• 4.1.2 利用现有的网络模拟工具进行实验
• 4.1.3 两类模拟方法的比较
• 4.2 NS2 模拟器
• 4.2.1 NS2 简介
• 4.2.2 使用NS 进行网络模拟的方法和过程
• 4.2.3 NS2 的功能模块及软件构成
• 4.2.4 NS 现有的模拟元素
• 4.2.5 NS2 的扩展方法及步骤
• 4.3 DDoS 攻防模拟系统结构
• 4.4 模拟模块
• 4.4.1 攻击模拟模块
• 4.4.2 防御模拟模块
• 4.4.3 跟踪监控模块
• 4.5 用户配置模块
• 4.5.1 背景网络状态模拟参数设置
• 4.5.2 DDoS 攻击和防御模拟参数的设置
• 4.5.3 模拟展示设置
• 4.6 分析转换模块
• 4.7 可视化展示模块
• 第五章 DDoS 攻防模拟实验
• 5.1 带宽资源消耗型DDoS 攻防模拟实验
• 5.2 主机资源型DDoS 攻防模拟实验
• 5.3 实验小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果