OAC Core: Enhancing Network Security by Implementing an ML Malware Detection and Classification Scheme in P4 Programmable Data Planes and SmartNICs

OAC 核心:通过在 P4 可编程数据平面和智能网卡中实施 ML 恶意软件检测和分类方案来增强网络安全

基本信息

  • 批准号:
    2403360
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-07-01 至 2027-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Malware attacks represent significant threats to organizations, which use a variety of approaches to protect against them. Examples include intrusion detection systems, intrusion prevention systems, and other security systems that run on general-purpose computers. Such schemes perform "deep packet inspection" (DPI), a process by which a security device protecting an organization thoroughly examines incoming traffic and alerts administrators about suspicious activities. While DPI may be effective in some scenarios, it requires significant processing. Furthermore, if the organization receives a high volume of traffic from the Internet, DPI may not keep up with the traffic and may only inspect a fraction of it. Additionally, the inspection may not be conducted in real-time and may only detect the malware after the attack.This project proposes to leverage the capability of P4 programmable data plane (PDP) switches and smartNICs to perform DPI. The project has four objectives. 1) Develop a malware detection and classification application running on PDPs, operating at line rate. The application will perform DPI of Domain Name System (DNS) packets, preventing malware from communicating with the corresponding C2 server. Traffic will be monitored in real-time, and functions commonly executed on general-purpose CPUs will be offloaded to PDPs. The plan includes analyzing DNS data, characterizing traffic patterns, and feeding such information to a machine learning (ML) algorithm. The ML algorithm will detect and classify malware according to their family (e.g., trojan, backdoor, ransomware). 2) Develop a malware detection and classification application running on a SmartNIC, for encrypted DNS packets. Research will be conducted to perform feature extraction for malware generating such packets. An ML algorithm will use the features to detect and classify the malware. 3) Develop a control application that shares threat intelligence and avoids malware propagation. As PDP switches and smartNIC detect malware, they share the threat intelligence with a centralized controller. 4) Expand the eX-IoT platform to fingerprint, store, and index newly detected and classified malware. The eX-IoT platform is a real-time platform for fingerprinting compromised devices on the Internet. The prototype running on PDPs and smart NICs will be built with open-source components available to the community, and the developed knowledge will be disseminated by synthesizing it as virtual lab libraries for courses and self-paced learning. The libraries will be distributed to colleges and universities. Finally, tutorials on malware detection and PDPs will be organized with organizations such as Internet2 and FABRIC.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
恶意软件攻击对组织构成重大威胁,组织使用多种方法来防范恶意软件攻击。示例包括入侵检测系统、入侵防御系统以及在通用计算机上运行的其他安全系统。此类方案执行“深度数据包检查”(DPI),保护组织的安全设备通过该过程彻底检查传入流量并向管理员发出可疑活动警报。虽然 DPI 在某些情况下可能有效,但它需要大量处理。此外,如果组织从 Internet 接收大量流量,DPI 可能无法跟上流量,并且可能只检查其中的一小部分。此外,检查可能不会实时进行,并且只能在攻击后检测恶意软件。该项目建议利用 P4 可编程数据平面 (PDP) 交换机和 smartNIC 的功能来执行 DPI。该项目有四个目标。 1) 开发在 PDP 上运行、以线速运行的恶意软件检测和分类应用程序。该应用程序将对域名系统 (DNS) 数据包执行 DPI,防止恶意软件与相应的 C2 服务器进行通信。流量将被实时监控,通常在通用 CPU 上执行的功能将被卸载到 PDP。该计划包括分析 DNS 数据、表征流量模式以及将此类信息输入机器学习 (ML) 算法。机器学习算法将根据恶意软件家族(例如木马、后门、勒索软件)对恶意软件进行检测和分类。 2) 开发在 SmartNIC 上运行的恶意软件检测和分类应用程序,用于加密的 DNS 数据包。将进行研究以对生成此类数据包的恶意软件进行特征提取。机器学习算法将使用这些功能来检测和分类恶意软件。 3) 开发共享威胁情报并避免恶意软件传播的控制应用程序。当 PDP 交换机和 smartNIC 检测到恶意软件时,它们会与集中控制器共享威胁情报。 4) 扩展 eX-IoT 平台以对新检测到和分类的恶意软件进行指纹识别、存储和索引。 eX-IoT 平台是一个实时平台,用于对互联网上受感染设备进行指纹识别。在 PDP 和智能 NIC 上运行的原型将使用社区可用的开源组件构建,开发的知识将通过将其综合为用于课程和自定进度学习的虚拟实验室库来传播。这些图书馆将分发给学院和大学。最后,有关恶意软件检测和 PDP 的教程将与 Internet2 和 FABRIC 等组织一起组织。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jorge Crichigno其他文献

Throughput Optimization in Multihop Wireless Networks with Multipacket Reception and Directional Antennas
具有多包接收和定向天线的多跳无线网络的吞吐量优化

Jorge Crichigno的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jorge Crichigno', 18)}}的其他基金

CC* Integration-Small: Enhancing Data Transfers by Enabling Programmability and Closed-loop Control in a Non-programmable Science DMZ
CC* Integration-Small:通过在不可编程科学 DMZ 中启用可编程性和闭环控制来增强数据传输
  • 批准号:
    2346726
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CyberTraining: Implementation: Small: Cybertraining on P4 Programmable Devices using an Online Scalable Platform with Physical and Virtual Switches and Real Protocol Stacks
网络培训:实施:小型:使用具有物理和虚拟交换机以及真实协议栈的在线可扩展平台在 P4 可编程设备上进行网络培训
  • 批准号:
    2118311
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CC* Networking Infrastructure: Building a Science DMZ for Data-intensive Research and Computation at the University of South Carolina
CC* 网络基础设施:在南卡罗来纳大学构建用于数据密集型研究和计算的科学 DMZ
  • 批准号:
    1925484
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative: Multi-state Community College, University and Industry Collaboration to Prepare Learners for 21st Century Information Technology Jobs
协作:多州社区学院、大学和行业协作,帮助学习者为 21 世纪信息技术工作做好准备
  • 批准号:
    1902397
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CC* Networking Infrastructure: Building a Science DMZ for Data-intensive Research and Computation at the University of South Carolina
CC* 网络基础设施:在南卡罗来纳大学构建用于数据密集型研究和计算的科学 DMZ
  • 批准号:
    1925484
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Capacity Building: Building a Cybersecurity Pipeline through Experiential Virtual Labs and Workforce Alliances
合作研究:能力建设:通过体验式虚拟实验室和劳动力联盟构建网络安全管道
  • 批准号:
    1822567
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CyberTraining CIP: Cyberinfrastructure Expertise on High-throughput Networks for Big Science Data Transfers
Cyber​​Training CIP:用于大科学数据传输的高吞吐量网络的网络基础设施专业知识
  • 批准号:
    1829698
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Capacity Building: Building a Cybersecurity Pipeline through Experiential Virtual Labs and Workforce Alliances
合作研究:能力建设:通过体验式虚拟实验室和劳动力联盟构建网络安全管道
  • 批准号:
    1723323
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CC*DNI Campus Design: Northern's Network Expansion for Large Science and Engineering Data Flows
CC*DNI 校园设计:北方针对大型科学和工程数据流的网络扩展
  • 批准号:
    1541352
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

激光诱导原位自生MX/MAX核壳颗粒增强钛基梯度涂层制备及其冲蚀磨损机理
  • 批准号:
    52365020
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
抑制核盘菌TOR基因表达增强油菜对菌核病抗性的研究
  • 批准号:
    32301925
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
间隙元素诱发核壳结构的新型钛合金制备及增强增塑机理
  • 批准号:
    52374380
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
核壳型SiO2-Cu2-xS纤维增强聚酰亚胺复合材料的宽频宽温域吸波机制
  • 批准号:
    52302367
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
USP4增强SPDL1介导的ERCC1核转位促进肝癌细胞DNA损伤修复和铂类耐药的机制研究
  • 批准号:
    82303603
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Enhancing NMR Excellence at the University of Bath - EPSRC Capital Award for Core Equipment 2022
提高巴斯大学 NMR 的卓越水平 - EPSRC 核心设备资本奖 2022
  • 批准号:
    EP/X034585/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Research Grant
Enhancing SEBLAB Research Productivity, Operations and Core Laboratory Support
提高 SEBLAB 研究生产力、运营和核心实验室支持
  • 批准号:
    10792750
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Enhancing Animal Welfare and Reproducibility of Biomedical Research at FAU
加强 FAU 的动物福利和生物医学研究的可重复性
  • 批准号:
    10533587
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Innovative Research for Cancer Nanotechnology (IRCN) for Enhancing Melanoma-specific Immune Responses by the Rational Design of Spherical Nucleic Acids
通过合理设计球形核酸增强黑色素瘤特异性免疫反应的癌症纳米技术 (IRCN) 创新研究
  • 批准号:
    10591545
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Enhancing the Impact of the COBRE in Aging and Regenerative Medicine at Tulane
增强 COBRE 在杜兰大学衰老和再生医学领域的影响
  • 批准号:
    10792387
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了