Snort与防火墙联动防御3G网络信令攻击

论文摘要

3G网络的发展和应用普及,丰富了移动通信服务的内容,给用户带来了诸多便利。越来越多的信息由3G网络承载,随之也带来网络安全方面许多新的问题。近期信令攻击引起了产业界和学术界的重视,这是一种利用3G网络信令平面漏洞的新型拒绝服务攻击。它的基本特征是：低速率、小流量的攻击流、易实现对多目标的攻击、并且危害很大,严重时可造成整个城市的3G网络瘫痪。针对信令攻击,目前还没有有效的检测和防御手段。这主要是因为传统的拒绝服务攻击都具有高速率,大流量的特征,因此入侵检测系统传统上主要根据这个特征设计并实现攻击检测。这使得低速率、小流量的信令攻击包可轻易地混入正常的数据包中,绕过传统的入侵检测系统。本文首先介绍3G网络的架构和特点,分析了目前威胁3G网络的主要安全隐患,着重分析了DoS攻击对3G网络危害的严重性；接着给出了信令攻击的模型,并在仿真环境下进行模拟攻击以观测其危害性；然后给出一种CUSUM算法的改进方案：基于时间差统计的信令攻击检测方法,给出检测方法的数学描述,基于开源入侵检测系统Snort,以插件形式在Snort中实现了检测方法；在仿真环境中进行实验验证,观测其防御效果,并提出优化其性能的改进方案。最后,设计并实现了检测系统与防火墙联动的解决方案,使得系统具有阻断信令攻击的能力。本文的主要工作包括：1.针对3G网络低速信令攻击,给出一种基于CUSUM算法的改进方案：时间差统计检测法。2.基于开源的入侵检测系统snort实现了上述检测方法,由于很多商用入侵检测系统是基于snort实现的,本文的实现可以直接应用于这些系统,改善其检测性能。3.在仿真环境下实验,进行性能评估。上述检测方法可以在信令攻击产生很大的危害之前,就被成功检测出来,表明提出的检测方法达到了预期效果。4.在实验中,通过对多次检测的结果进行分析比较,为时间差统计检测法的参数选择提供了一定的参考标准。5.实现集成了检测信令攻击插件的Snort系统与IpTables防火墙的联动,将Snort检测到的恶意IP地址提交给防火墙,让防火墙动态建立相应的过滤规则,使得整个系统具有防御信令攻击的能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.1.1 目前3G网络发展水平
• 1.1.2 3G网络面临的安全威胁
• 1.2 本研究的意义和主要内容
• 1.3 本文的章节安排
• 第二章 3G网络结构
• 2.1 UMTS网络架构
• 2.2 通用无线分组传输系统
• 2.3 UMTS接口
• 2.4 UMTS陆地无线接入网
• 2.5 无线网络控制器
• 2.6 基站
• 2.7 本章小结
• 第三章 3G网络的主要安全隐患
• 3.1 3G网络中的攻击类型
• 3.2 3G网络中主要攻击方法
• 3.2.1 对系统敏感数据信息保密性的攻击方式
• 3.2.2 对系统数据消息完整性的攻击
• 3.2.3 否认攻击
• 3.2.4 对非授权业务的非法访问和使用
• 3.2.5 拒绝服务攻击
• 3.3 拒绝服务攻击的危害
• 3.4 本章小结
• 第四章 3G网络信令攻击的模型
• 4.1 概述
• 4.2 问题描述
• 4.2.1 UMTS网络的构架简述
• 4.2.2 数据建立过程及其弱点
• 4.2.3 3G网络信令攻击方法
• 4.3 信令攻击危害评估
• 4.3.1 仿真数据
• 4.3.2 讨论
• 第五章 用Snort实现信令攻击的检测
• 5.1 开源入侵检测系统Snort
• 5.1.1 Snort主要构架
• 5.1.2 Snort主要工作流程
• 5.1.3 插件的选择与工作机制
• 5.2 检测方法
• 5.2.1 检测样本采集
• 5.2.2 检测位置选择
• 5.3 时间差统计检测法
• 5.3.1 检测算法
• 5.3.2 检测算法主要代码
• 5.4 性能评估
• 5.4.1 评估标准
• 5.4.2 误报率Vs.参数选择
• 5.4.3 检测时间Vs.参数选择
• 5.4.4 正确选取参数后的评估结果
• 5.5 攻击检测系统的优化和反应机制设计
• 5.5.1 扩大检测范围
• 5.5.2 从伪造的地址发起的攻击
• 5.5.3 反应机制
• 第六章 Snort与防火墙联动机制设计
• 6.1 联动系统
• 6.1.1 基于LinuX的IpTables防火墙
• 6.1.2 Snort与IpTables的联动工作原理
• 6.2 主要代码
• 6.3 使用方法
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢