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DDoS 공격 탐지를 위한 패킷 샘플링 기법들의 성능 분석
Performance Analysis of Packet Sampling Mechanisms for DDoS Attack Detection 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part C Part C, v.11C no.6 = no.95, 2004년, pp.711 - 718  

강길수 (아주대학교 정보통신전문대학원 정보통신과) ,  이준희 (아주대학교 정보통신전문대학원 정보통신과) ,  최경희 (아주대학교 정보통신전문대학원) ,  정기현 (아주대학교 전자공학부) ,  심재홍 (조선대학교 인터넷소프트웨어공학부)

초록
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일반적으로 패킷 샘플링은 네트워크의 관리 및 보안 등의 목적으로 네트워크를 통과하는 패킷들 중 일부만을 수집하여 분석하는 기법이다. 본 논문에서는 분산 서비스 거부(DDoS) 공격을 효율적으로 탐지하고 트래픽 분석 성능을 높이기 위해, DDoS 공격 탐지 기술에 다양한 패킷 샘플링 기법들을 적용하고 이들이 DDoS 탐지 성능에 어떠한 영향을 미치는지 비교 분석한다. 트래픽 특성 분석을 위해 DDoS 탐지 기법의 하나인 기존의 트래픽 비율 분석법을 사용하여 실험하였다. 실험 결과 DDoS 공격 탐지를 위한 패킷 샘플링 기법의 사용은 모든 패킷을 조사하지 않고도 기존의 트래픽 비율 분석법과 비슷한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었으며, DDoS 공격 탐지의 정확성을 유지하면서도 분석 트래픽양을 현저히 줄인 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Packet sampling is the techniques to collect a part of the packets through network and analyze the characteristicsof the traffic for managing the network and keeping security. This paper presents a study on the sampling techniques applied to DDoS traffic and on the characteristics of the sampled tra...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 기본적인 패킷 샘플링 기법들을 사 용해 DDoS가 발생한 트래픽의 특성을 트래픽 비율 분석법을 사용하여 분석한다. 또한 패킷 샘플링 기법과 트래픽 비율 분석법 등이 DDoS 탐지 기법과 결합했을 때 이들이 탐지 결과에 미치는 영향을 분석하고 각 샘플링 기법의 성능 상의 특징들을 논의하고자 한다.
  • 본 논문에서는DDoS 공격시의 패킷들을 여러 샘플링 기법 에 적용해서 샘플링하고, 샘플링된 패킷들의 특성을 다시 트래픽 비율 분석법을 통해 분석함으로써, 여러 샘플링 기법들이 DDoS 탐지에 어떠한 영향을 미치는지 비교 분석하고자 한다. 따라서 본 장에서는 기존 트래픽 비율 분석법을 활용한 DDoS 공격 탐지에 패킷 샘플링 기법을 적용하는 방안에 대해 논의하고자 한다.
  • TRA 룰은[표 2]와 같이 정의 되었고, 이 중 두 번째 탐지 룰이 가장 높은 탐지 확률 을 보였다[1J. 따라서 샘플링을 통한 DDoS의 탐지에 대한 본 논문의 실험에서는 실험의 효율성을 위해 DDoS 탐지 율이 가장 높은 두 번째 룰을 적용하기로 하였다. 이 룰은 전체 트래픽 비율 중 SYN 플래그의 비율이 0.
  • 0025%의 샘플링 비율로 패킷을 샘플링하면 된다. 따라서 이론적으로 샘플링 트래픽의 오차범위를 줄이기 위해선 샘플링 비율을 높이거나 오랜 시간 동안 샘플 패킷 데이터를 얻는 것이다.
  • 따라서 본 논문에서는 기본적인 패킷 샘플링 기법들을 사 용해 DDoS가 발생한 트래픽의 특성을 트래픽 비율 분석법을 사용하여 분석한다. 또한 패킷 샘플링 기법과 트래픽 비율 분석법 등이 DDoS 탐지 기법과 결합했을 때 이들이 탐지 결과에 미치는 영향을 분석하고 각 샘플링 기법의 성능 상의 특징들을 논의하고자 한다.
  • 본 논문에서는 이러한 패킷 샘플링 기법을 DDoS 탐지 기 법에 적용하여 그 효과를 분석해 보고자 한다. 이를 위해 세 가지 샘플링 방법인 단순 무작위 표본 샘플링(simple random sampling), 패킷 기반 체계적 샘플링 기법(packet-based sys­ tematic sampling), 패킷 기반 층화 무작위 샘플링 기법(packet­ based stratified random sampling) 등을 DDoS 탐지기법 중 의 하나인 트래픽 비율 분석법에 적용한 후, 원본 트래픽과 샘플된 트래픽의 특성을 비교 분석함으로써 샘플링 기법들의 성능을 분석하고자 한다.
  • 본 논문에서는 패킷 샘플링 기법을 트래픽 비율 분석을 채택한 DDoS 공격 탐지 기술에 적용하여 트래픽의 특성 변화와 탐지 성능의 차이를 분석해 보았다. 결론적으로 연구에 사용한 트래픽 비율 분석법은 샘플링 기법을 적용시켰을 때 1/100의 샘플링 비율 이상일 경우 원본 데이터와 DDoS 탐지의 성능차이가 1〜2% 이내였고, 1/1000의 샘플링 비율의 경우에도 효용성을 충분히 입증하고 있다.
  • 본 논문에서는DDoS 공격시의 패킷들을 여러 샘플링 기법 에 적용해서 샘플링하고, 샘플링된 패킷들의 특성을 다시 트래픽 비율 분석법을 통해 분석함으로써, 여러 샘플링 기법들이 DDoS 탐지에 어떠한 영향을 미치는지 비교 분석하고자 한다. 따라서 본 장에서는 기존 트래픽 비율 분석법을 활용한 DDoS 공격 탐지에 패킷 샘플링 기법을 적용하는 방안에 대해 논의하고자 한다.
  • DDoS 탐지 성능이라 함은 DDoS 발생시 이를 얼마나 정확한 시간에 올바르게 알려주는가를 의미한다. 실험 결과를 통해 각 패킷 샘플링 기법들이 트래픽 비율 분석을 채택한 DDoS 탐지 성능에 어떠한 영향을 미치는지를 확인할 수 있다.
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참고문헌 (8)

  1. Cheolho Lee, Sanguk Noh, Kyunghee Choi and Gihyun Jung, 'Characterizing DDoS Attacks with Traffic Rate Analysis,' In Proceedings of the International Conference e-Society, Vol.1, pp.81-88, Lisbon, Portugal, June, 2003 

  2. Cristian Estan and George Varghese, 'New Directions in Traffic Measurement and Accounting,' ACM SIGCOMM Internet Measurement Workshop 2001, San Francisco, CA, Nov., 2001 

  3. InMon Corp., 'Using sFlow and InMon Traffic Server for Intrusion Detection and other Security Applications,' 2001, see : http://www.sflow.org/SamplingforSecurity.pdf 

  4. Jelena Mirkovic, Janice Martin and Peter Reiher. 'A Taxonomy of DDoS Attacks and DDoS Defense Mechanisms,' Computer Science Department, University of California, Los Angeles, Technical Report No.020018, 2002 

  5. Joseph Reves and Sonia Panchen, 'Traffic Monitoring with Packet-Based Sampling for Defense against Security Threats,' Passive & Active Measurement Workshop, Colorado, USA, Mar., 2002 

  6. Kimberly C. Claffy, George C. Polyzox, and Hans-Werner Braun, 'Application of Sampling Methodologies to Network Traffic Characterization,' Computer Communication Review, Vol.23, No.4, pp.194-203, Oct., 1993, appeared in Proceedings ACM SIGCOMM '93, San Fracisco, CA, pp. 13-17, Sep., 1993 

  7. Nick Duffield, Carsten Lund and Mikkel Thorup, 'Properties and Prediction of Flow Statistics from Sampled Packet Streams,' ACM SIGCOMM Internet Measurement Workshop 2002, Marseille, France, Nov., 2002 

  8. Symantec Security Response TFN2K, see : http://securityresponse.symantec.com/avcenter/venc/ data/tfn2k.html 

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