Linux环境下基于正则表达式的DDoS防御算法研究及实现

论文摘要

随着Internet的发展,网络安全问题日益突出,其中分布式拒绝服务（Distributed Denial of Service,DDoS）攻击是当今Internet面临的主要威胁之一,更为严重的是现在尚无完全令人满意的防护手段和攻击检测手段,因此为其设计有效的防护手段和攻击检测手段是当前维护网络安全的重要目标。DDoS（分布式拒绝服务攻击）是一种攻击强度大、危害严重的攻击方式。它利用合理的请求来占用过多的服务器资源,致使服务器超载,无法响应其他的请求。因为这种攻击一般通过分布在不同计算机上的攻击进程进行攻击,同时运用IP欺骗和洪水攻击等手段,因此对它进行检测和防御就非常困难。相对于传统的模式匹配,正则表达式具有灵活高效的特点。随着DDoS防御检测技术的发展,传统上用于过滤数据包内容的模式集合（包含模式的匹配串）逐渐被正则表达式集合所代替。例如Linux的应用协议分类器L7-filter （Linux Application Protocol Classifier）,通过基于正则表达式的模式集合识别应用层的数据包。目前,如何提高基于正则表达式的深度包检测技术的效率,是DDoS防御检测工作重点。本文提出了一种新的基于正则表达式的匹配算法,在深入分析了DFA （Deterministic Finite Automaton）状态数对算法性能影响的基础上,本文进一步提出了构造最优DFA状态数的算法,该算法保证在任意有限的系统资源下算法具有优化的时间复杂度。在Linux环境下实现了该算法,并对基于L7-filter模式集合的网络数据包进行了大量对比实验。实验数据表明,与已有算法相比该算法具有优化的时间复杂度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 DDoS 攻击的发展趋势
• 1.2.2 DDoS 防御研究现状
• 1.3 主要研究内容和论文工作
• 1.4 论文的组织
• 2 DDOS 攻击综述
• 2.1 DDOS 攻击
• 2.1.1 DDoS 攻击的原理及特点
• 2.1.2 DDoS 攻击的常用技术
• 2.2 DDOS 防御
• 2.2.1 防御的不同阶段
• 2.2.2 攻击检测与过滤
• 2.3 本章小结
• 3 正则表达式及其在DDOS 防御检测中的应用
• 3.1 正则表达式及其特点
• 3.1.1 正则表达式的概念
• 3.1.2 正则表达式的特点及其在DDoS 防御检测中的应用
• 3.2 正则表达式匹配
• 3.2.1 基于NFA 的正则表达式匹配
• 3.2.2 基于DFA 的正则表达式匹配
• 3.3 本章小结
• 4 基于正则表达式的DDOS 攻击检测算法
• 4.1 算法思想描述
• 4.2 算法程序描述
• 4.3 本章小结
• 5 算法实验及性能分析
• 5.1 试验环境
• 5.1.1 Linux L7-filter
• 5.1.2 Flex 词法分析器
• 5.1.3 Ethreal 网络数据包抓取
• 5.2 实验性能分析
• 5.2.1 空间间复杂度比较
• 5.2.2 时间复杂度比较
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录