大规模网络链路安全的随机式主动巡逻理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61602371
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0205.网络与系统安全
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

This project concentrates on link flooding attack (LFA) which recently attracts attention from the network security community, aiming at theoretical and technical methods to cope with such large-scale threat, as well as better capability to protect critical Internet infrastructure. As a new attack, LFA targets on links, which can be congested by massive pre-designed flows from botnets after routing surveillance. As a consequence, networks near the victim link would be indirectly paralyzed, without directly observing any attack traffic flows. Therefore, LFA is disruptive, indirect and stealthy. On the other hand, large-scale networks comprise complex routing and a huge number of links, and any link could be attacked, making it hard to deploy detection beforehand. Therefore, timely and accurate monitoring the link state of large-scale networks is an important first step towards the emergency response of LFA. In order to efficiently perceive the link state of large-scale networks and in turn effectively deal with LFA, this project considers new features of LFA, and proposes a new idea of randomized dynamic security patrolling, in response to practical challenges like complex networks and a huge number of links, limited monitoring resources, monitoring specific links resulting a number of invisible links. To this end, several scientific problems are addressed, including link structure and dependence evaluation, attack-defense strategy mining and game theory, optimal randomized patrolling strategies generation, etc.
本项目围绕网络安全领域最新关注的链路洪泛攻击 (Link Flooding Attack,LFA),旨在研究应对此大规模威胁的理论技术手段,以期提升互联网骨干链路设施的安全保障水平。作为一种新型攻击,LFA以链路为攻击目标,通过僵尸网络侦测路由并构造大流量经过被攻击链路,以间接瘫痪被攻击链路附近的网络,具有后果严重、间接隐蔽(被瘫痪网络无法直接感知攻击流量)等特点。同时,大规模网络路由错综复杂,链路数量庞大,任何链路都可能被攻击,防不胜防。因此,及时准确全面地监控大规模网络链路状态是应急处置LFA的关键第一步。为了高效感知大规模链路状态进而有效应对LFA,本项目结合LFA的特点,针对大规模网络链路复杂庞大、监控资源有限、静态监控特定链路存在盲区等现实挑战,提出随机式的主动安全巡逻新思路,并研究链路结构及依赖关系评估、攻守策略挖掘及博弈、最优随机巡逻策略生成等关键科学问题。

结项摘要

为了高效感知大规模链路状态进而有效应对链路洪泛攻击(Link Flooding Attack,LFA),本项目结合LFA的新特性,针对网络链路安全的大规模复杂性挑战,提出“大规模网络链路安全随机式主动巡逻”的研究思路,重点研究该思路所蕴含的攻守信息获取与评估、攻守策略挖掘及基于博弈论的最优随机巡逻策略生成、机会测量(Opportunistic Measurement)型攻击诊断定位等科学理论方法,并针对目标网络链路开展测试应用。本项目总计取得14项代表性成果,包括7篇代表性论文、申请4项国家发明专利、以及其他3项相关荣誉。这些成果回答了项目预设的主要研究目标和问题。本项目所得的核心成果,发表在IEEE Transactions on Information Forensics and Security、IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing、Information Sciences、IEEE INFCOM、IEEE Intelligent Systems等高水平国际期刊和会议。..主要学术贡献包括:(1)将大规模复杂网络中的LFA检测问题形式化为Stackelberg安全博弈模型,建立防守者和攻击者的Leader-Follower模型。提出采用混合巡逻策略(Mixed-Defense Strategy),考虑攻击者掌握防守方策略的不同情况,设计具有前瞻性的巡逻策略。(2)设计最优随机巡逻策略,最大化防守方的收益。同时,基于攻击者的理性(Rationality)分析,建立攻击者对巡逻策略的响应模型,包括贪婪响应(Greedy Response)和量子响应(Quantal Response)两个模型。(3)采用混合整数线性规划、二分查找、分段线性近似等手段,解决随机巡逻策略优化问题(非线性、非凸)。通过实际实验,比较优化策略与均匀防守(Uniform-Defense Strategy)、最佳防守(Best-Defense Strategy)等巡逻策略。(4)提出了一种综合考虑技术与经济可行性的BGP路由机制,基于VCG动机设计模型,设计了一种能够兼容现有BGP路由的攻击流量重路由策略,使得攻击发生后,有效激励不同的运营商能够及时共享攻击信息,并且对攻击开展协同治理。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(2)
专利数量(4)
LinkScope: Toward Detecting Target Link Flooding Attacks
LinkScope:检测目标链接洪泛攻击
  • DOI:
    10.1109/tifs.2018.2815555
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION FORENSICS AND SECURITY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xue, Lei;Ma, Xiaobo;Gu, Guofei
  • 通讯作者:
    Gu, Guofei
Randomized Security Patrolling for Link Flooding Attack Detection
用于链接洪泛攻击检测的随机安全巡逻
  • DOI:
    10.1109/tdsc.2019.2892370
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON DEPENDABLE AND SECURE COMPUTING
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Ma, Xiaobo;An, Bo;Guan, Xiaohong
  • 通讯作者:
    Guan, Xiaohong
Protecting internet infrastructure against link flooding attacks: A techno-economic perspective
保护互联网基础设施免受链接洪泛攻击:技术经济视角
  • DOI:
    10.1016/j.ins.2018.04.050
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Information Sciences
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Ma Xiaobo;Li Jianfeng;Tang Yajuan;An Bo;Guan Xiaohong
  • 通讯作者:
    Guan Xiaohong
Camera Placement Based on Vehicle Traffic for Better City Security Surveillance
根据车流量布放摄像头,实现更好的城市安全监控
  • DOI:
    10.1109/mis.2018.223110904
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    IEEE Intelligent Systems
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Xiaobo Ma;Yihui He;Xiapu Luo;Jianfeng Li;Mengchen Zhao;Bo An;Xiaohong Guan
  • 通讯作者:
    Xiaohong Guan

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Ring 0级程序行为分析系统的设计与实现
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    赵双;刘璐;陶敬;马小博
  • 通讯作者:
    马小博
一种针对Android平台恶意代码的检测方法及系统实现
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡文君;赵双;陶敬;马小博;陈亮
  • 通讯作者:
    陈亮

其他文献

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马小博的其他基金

网络恶意加密流量检测理论与技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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    53 万元
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路由链路安全的分布式智能监控理论与方法
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    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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