IPv6网络异常流量分析及检测技术研究

论文摘要

目前,IPv6已被认为是下一代互联网络协议核心标准之一,由于IPv4和IPv6协议上的差异,使得IPv6环境下的网络行为有所不同,网络攻击的方式发生变化。面对不断增长的IPv6网络规模和网络应用,部署和实施针对IPv6环境的异常流量分析是一个迫切需要研究的课题。本文首先介绍了IPv6协议,分析了IPv6网络的新特性及其存在的安全隐患,同时对异常流量及其检测技术做了全面研究,分析了几种主流异常检测技术各自的优缺点。本文在前人研究的基础上,以数据流各状态间的关联性来研究异常流量,突破了单模式匹配检测的局限性,从网络整体性行为分析角度来研究分析异常攻击,建设性地提出了基于状态协议分析的异常检测技术。文中着重分析了网络异常流量的过程性,并运用有限状态机理论精确描述该过程,得出异常流量的预测模型,然后通过模式匹配技术、状态协议分析技术,实现对异常流量的检测,具有创新性。考虑到IPv6网络的特性,基于状态协议分析的异常检测仍有缺陷,因此本文又提出了基于流量特征的深度流检测技术,并将两种技术结合,互相协助,创新性地提出了综合异常流量检测方案。本文在基于网络处理器MPC8572E的硬件平台上,通过MPC8572E的硬件模式匹配引擎完成了IPv6网络异常流量检测系统的设计方案,并阐述了该方案的具体实现步骤。测试结果表明,通过分析的异常预测模型,建立状态规则库,系统能够有效地对异常流量进行状态规则匹配检测;对于未能检测的流量,深度流检测模块的加入能够改善检测效果。因此,该方法对于IPv6网络中的异常流量检测具有实用性,并在IPv6校园网中经过测试。在今后的研究中,一方面对于IPv6数据的分片重组等预处理需加强,以提高数据识别的精确度;另一方面需要完善状态规则库,使整个系统实用化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究概况
• 1.4 论文的主要研究内容及创新点
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 IPv6 概述
• 2.1 IPv6 协议分析
• 2.1.1 IPv6 包头结构
• 2.1.2 IPv6 地址结构
• 2.2 IPv6 新特性及优势
• 2.3 IPv6 网络中的安全问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 异常流量检测技术分析
• 3.1 异常流量分类
• 3.2 异常检测技术
• 3.2.1 实现异常检测的关键识别技术
• 3.2.2 各种检测技术的比较分析
• 3.3 IPv6 网络中的异常检测
• 3.3.1 IPv6 网络对传统异常检测技术带来的挑战
• 3.3.2 IPv6 网络中异常检测问题的探讨
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于状态协议分析的异常检测综合方案
• 4.1 基于状态协议分析的异常流量检测方法
• 4.1.1 网络攻击的过程性
• 4.1.2 有限状态机理论
• 4.1.3 状态协议分析技术
• 4.2 基于深度流检测的异常流量检测方法
• 4.2.1 状态协议分析技术的局限性
• 4.2.2 基于流量统计的深度流检测技术
• 4.3 异常流量检测综合方案
• 4.3.1 基于状态协议分析和深度流检测的异常检测方案
• 4.3.2 综合检测法检测DoS 攻击的实例分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 IPv6 下异常流量检测系统实现
• 5.1 IPv6 校园网管理系统项目背景
• 5.2 硬件平台
• 5.3 软件架构
• 5.4 异常检测模块设计
• 5.4.1 传统检测模块设计
• 5.4.2 状态协议分析模块设计
• 5.4.2.1 模式匹配检测
• 5.4.2.2 状态规则检测
• 5.4.3 深度流检测模块设计
• 5.5 系统测试
• 5.5.1 基于状态协议分析的异常检测测试
• 5.5.1.1 FTP 协议简介
• 5.5.1.2 FTP 协议检测过程
• 5.5.1.3 实验结果
• 5.5.2 综合状态分析和深度流检测的系统功能测试
• 5.5.2.1 网络正常流量的检测
• 5.5.2.2 DoS 攻击流量的检测
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目
• 致谢