无结构P2P网络下蠕虫及其防御策略研究

论文摘要

随着互联网的普及和宽带技术的发展,以P2P对等网络技术为核心的软件产品正在为越来越多的网民所接受和喜爱。自2000年开始,国内外多家P2P软件产品产品纷纷问世,其中以国外Napster、Groove、OpenCOLA等和国内Openext、Kugoo、QQ、POCO等为代表的P2P产品在短短几年时间,用户的注册量不断增长,已成为许多网民不能离弃的上网伙伴。但是P2P软件普及的同时,也带来了不可避免的安全问题,其中尤其是蠕虫利用P2P对等网络传播所造成的危害最大。但是面对在P2P网络中传播的P2P蠕虫,很多旧有的防御策略已经不适应,本文将在无结构P2P网络中进行蠕虫的防御性研究,主要内容包括:首先介绍了P2P对等网络体系结构以及分类,并就P2P对等网络所面临的固有缺陷和其所造成的安全缺陷进行全面分析。给出了蠕虫的完整定义:蠕虫是一段独立于计算机使用者可运行的独立程序,它通过诸如安全漏洞,薄弱的密码,底层和应用层协议的漏洞,开放的系统和人为因素等条件,对网络上上具有此类安全缺陷的计算机的部分或全部控制权,从而达到在网络上传播的目的。然后分析了蠕虫和病毒的区别、蠕虫的功能结构,回顾了蠕虫的发展历史,根据不同的分类方法对蠕虫进行了分类,并且介绍了蠕虫常用的防范和检测技术以及常见的传播模型。本文给出了P2P蠕虫的重新定义,并对P2P非扫描型蠕虫进行分类:被动式蠕虫、反应式蠕虫、主动式蠕虫。根据P2P蠕虫所在的网络拓扑结构不同,分为结构化P2P蠕虫和非结构化P2P蠕虫。最后介绍了P2P蠕虫防御领域的研究现状,并指出了不足之处。鉴于目前的现状,本文就主动式P2P蠕虫提出了全新的防御模型:基于超级节点和预警信息的无结构对等网络防御模型(Super Node And Warning Message Based Defense Model:SWM)。并对模型中的关键因素进行了重点阐述,给出了算法。最后本文就SWM模型,运用PeerSim和PeerSim Cooker软件进行了仿真。实验表明,引进SWM防御模型后,能够在一定程度上遏制P2P蠕虫在P2P网络中的传播趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 P2P 对等网络技术及其安全缺陷
• 1.1 P2P 对等网络技术
• 1.1.1 P2P 对等网络技术概述
• 1.1.2 P2P 网络体系结构与分类
• 1.2 P2P 网络固有的安全缺陷
• 1.2.1 易受分布式拒绝服务攻击（DOS）
• 1.2.2 容易散布恶意软件
• 1.2.3 易于获得敏感的信息
• 1.2.4 安全漏洞
• 本章小结
• 第二章 INTERNET 蠕虫
• 2.1 蠕虫的定义
• 2.1.1 蠕虫的原始定义
• 2.1.2 蠕虫的完整定义
• 2.2 蠕虫与病毒的区别
• 2.3 蠕虫的历史
• 2.4 网络蠕虫的功能结构
• 2.4.1 主体功能模块
• 2.4.2 辅助功能模块
• 2.4.3 网络蠕虫的工作机制
• 2.5 蠕虫的扫描策略
• 2.5.1 选择性随机扫描（selective random scan）
• 2.5.2 顺序扫描（sequential scan）
• 2.5.3 基于目标列表的扫描（hit-list scan）
• 2.5.4 基于路由的扫描（routable scan）
• 2.5.5 基于DNS 扫描（DNS scan）
• 2.5.6 分治扫描（divide-conquer scan）
• 2.5.7 被动式扫描（passive scan）
• 2.6 蠕虫的常见传播模型
• 2.6.1 简单传播模型
• 2.6.2 Kermack-Mckendrick 模型
• 2.6.3 SIS 模型
• 2.6.4 双因子模型
• 2.6.5 BCM 模型——网络蠕虫对抗模型
• 2.7 蠕虫的检测与防范
• 2.7.1 基于单机的蠕虫检测
• 2.7.2 基于网络的蠕虫检测
• 本章小结
• 第三章 P2P 蠕虫
• 3.1 P2P 蠕虫的定义
• 3.2 P2P 蠕虫的分类
• 3.2.1 根据非扫描型的不同的分类
• 3.2.2 根据P2P 蠕虫所在的网络拓扑不同的分类
• 3.3 P2P 蠕虫防御的研究现状
• 本章小结
• 第四章 SWM 模型
• 4.1 模型假设
• 4.2 主动式P2P 蠕虫
• 4.3 基于超级节点生成预警信息的无结构对等网络蠕虫防御模型
• 4.3.1 超级节点（Super Node）及其功能概述
• 4.3.2 预警信息（Warning Message）及其功能概述
• 4.4 模型中相关参数
• 4.5 模型中主动式P2P 蠕虫的传播模型描述
• 4.6 模型中的算法SWMA
• 本章小结
• 第五章 实验仿真及结果分析
• 5.1 仿真系统介绍
• 5.1.1 OPNET Modeler
• 5.1.2 NS2
• 5.1.3 PeerSim
• 5.1.4 PeerSim Cooker
• 5.2 实验环境及方案
• 5.2.1 实验环境
• 5.2.2 实验方案
• 5.3 实验结果及其结果分析
• 5.3.1 网络规模大小的影响
• 5.3.2 蠕虫感染能力的影响
• 5.3.3 初始感染节点比率的影响
• 5.3.4 引进SWM 模型前后感染节点数的变化
• 5.3.5 结果分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢