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응용 레벨 트래픽 분류를 위한 시그니쳐 생성 및 갱신 시스템 개발
Development of Signature Generation and Update System for Application-level Traffic Classification 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part C Part C, v.17C no.1, 2010년, pp.99 - 108  

박준상 (고려대학교 컴퓨터정보학과) ,  박진완 (고려대학교 컴퓨터정보학과) ,  윤성호 (고려대학교 컴퓨터정보학과) ,  이현신 (고려대학교 컴퓨터정보학과) ,  김명섭 (고려대학교 컴퓨터정보학과)

초록
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네트워크 트래픽 모니터링과 분석은 엔터프라이즈 네트워크의 효율적인 운영과 안정적 서비스를 제공하기 위한 필수적인 요소이다. 응용 레벨 트래픽의 분석을 위한 다양한 방법이 존재하지만 분류의 정확성, 분석률, 실용성을 고려했을 때 페이로드 시그니쳐 기반의 분석 방법은 가장 높은 성능을 보인다. 하지만 페이로드 시그니쳐를 수작업으로 추출하는 과정은 응용프로그램 및 응용 프로토콜에 대한 선행적인 분석이 필요하기 때문에 많은 시간과 인력이 요구된다. 또한 응용프로그램의 통합, 변경, 출현은 시그니쳐의 유지 및 관리에 대한 복잡성을 증대시킨다. 따라서 본 논문에서는 응용프로그램의 페이로드 시그니쳐 생성 과정의 단점을 보완할 수 있는 시그니쳐 자동 생성 시스템을 제안하여 시그니쳐 생성 효율을 향상시키며, 응용프로그램의 변화, 출현에 유연하게 대처할 수 있는 페이로드 시그니쳐 갱신 시스템을 구축하여 지속적으로 시그니쳐 유지, 관리가 가능하도록 하였다. 또한 학내망에 적용하여 제안한 시스템의 실용성을 증명하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The traffic classification is a preliminary but essentialstep for stable network service provision and efficient network resource management. While various classification methods have been introduced in literature, the payload signature-based classification is accepted to give the highest performanc...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • LCS 문제를 해결하기 위한방법 중 Brute force 알고리즘은 (n2m) 시간복잡도와 추가적인 저장 공간을 요구하는 알고리즘으로 입력 데이터가 크고 복잡한 응용프로그램의 트래픽에서 LCS를 기반으로 시그니쳐를 추출하기에 부적합한 알고리즘이다. 따라서 본 논문에서는 LCS 문제를 해결하기 위해 추가적인 저장 공간만을 요하고 상수 시간에 문제를 해결할 수 있는 Dynamic program 방법을 선택하였다.
  • 하지만 응용프로그램이 통합화되고 복잡해지면서 응용프로그램의 설치, 갱신을 위한 트래픽과 주요 기능을 제공하기 위한 보조적인 트래픽의 양이 증가하고 있기 때문에 이에 대한 분석이 필수적으로 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 응용프로그램의 발생하는 모든 트래픽을 대상으로 트래픽을 분류하는 시그니쳐를 생성한다.
  • 따라서 본 논문에서는 페이로드 시그니쳐 생성 과정의 단점을 보완하여효율적으로 시그니쳐 추출이 가능한 페이로드 시그니쳐 자동 생성 시스템을 제안한다. 또한 에이전트를 기반으로 검증 네트워크를 구축하여 생성 시스템의 실효성과 생성된 시그니쳐의 정확성을 객관적으로 증명하고, 검증된 결과를 바탕으로 응용프로그램의 변화에 유연하게 대처할 수 있는 시그니쳐 갱신 시스템을 제안한다.
  • 하지만 수작업으로 시그니쳐 추출을 위한 데이터를 수집하기 때문에 정확성을 보장하지 못한다. 또한 제안된 방법은 트래픽을 응용 레벨 프로토콜을 기준으로 분류하는 것을 목적으로 한다. 하지만 응용 레벨 프로토콜에 의한 분류 기준은 HTTP Tunneling과 같이트래픽을 은닉하여 정보를 전달하는 응용프로그램의 트래픽의 분석이 어렵고, 응용프로그램의 통합화로 하나의 응용프로그램이 다양한 종류의 프로토콜에 기반하여 서비스되기 때문에 프로토콜 기준의 분류는 네트워크 관리자에게 효과적인 정보를 제공하기 못한다.
  • 본 논문에서는 페이로드 시그니쳐 생성 과정의 문제점을 보완하고 시그니쳐 생성의 효율을 높이기 위해 LCS에 기반한 시그니쳐 생성 시스템을 제안하였다. 또한 응용프로그램의 변화에 따른 시그니쳐가 변경되는 문제에 대처하기 위해 검증 네트워크에 기반한 시그니쳐 갱신 시스템을 구축하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
응용프로그램 시그니쳐란 무엇인가? 응용프로그램 시그니쳐란 응용프로그램 별로 그들만이 사용하여 다른 응용들과 구분되는, 전체 응용프로그램의 트래픽으로부터 해당 응용프로그램을 분류할 수 있는패킷 페이로드내의 고유한 패턴으로 정의된다. 시그니쳐의 패턴은 해당 응용프로그램의 플로우 내의 패킷페이로드에서 순서를 갖는바이트의 나열이다.
대부분의 응용프로그램의 시그니쳐는 어떤 형태를 갖는가? 시그니쳐의 형태는 시그니쳐 추출 알고리즘을 결정하는 중요한 요인으로 작용된다. 대부분의 응용프로그램의 시그니쳐는 Sequence of Strings with Variable Offset 형태를 갖는다. LCS(Longest Common Subsequence) 알고리즘은 Sequence of Strings with Variable Offset 형태의 시그니쳐 추출에 적합한 알고리즘이며, One String with Fixed Offset, One String with Variable Offset, Sequence of Strings with Fixed Offset 형태의 시그니쳐의 추출이 가능 하기 때문에 본 논문에서는 응용프로그램의 시그니쳐 추출을 위해 LCS 알고리즘을 적용하였다.
시그니쳐 기반 분석 방법의 장단점은? 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 시그니쳐 기반 분석 방법[4]이 제시되었다. 이 방법은 시그니쳐가 확인된 응용에 대해서는 정확한 분석이 가능하다는 장점을 갖지만, 모든 응용별로 시그니쳐를 수작업으로 찾아야만 하고, 찾아진 시그니쳐가 응용프로그램의 변화에 유연하게 대처하지 못하는 문제점을 보인다. 또한 다양한 연구[6, 8, 11]에서 90%이상의 높은 분석률을 주장하지만 검증을 위한 데이터의 범위가 제한적이며, 가정에 기반한 검증 결과를 보이고 있어 신뢰성을 보장하지 못하는 문제점을 보인다.
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참고문헌 (14)

  1. IANA port number list, IANA, http://www.iana.org/assignments/port-numbers 

  2. Jacobus van der Merwe, Ramon Caceres, Yang-hua Chu, and Cormac Sreenan "mmdump- A Tool for Monitoring Internet Multimedia Traffic," ACM Computer Communication Review, 30(4), October, 2000. 

  3. Hun-Jeong Kang, Myung-Sup Kim, and James Won-Ki Hong, "Streaming Media and Multimedia Conferencing Traffic Analysis Using Payload Examination," ETRI Journal, Vol.26, No.3, Jun., 2004, pp.203-217. 

  4. TS Choi, CH Kim, SH Yoon, JS Park, HS Chung, BJ Lee, HH Kim, and TS Jeong, "Rate-based Internet Accounting System Using Application-aware Traffic Measurement," APNOMS 2003, Fukuoka, Japan, October 1-3, 2003, pp.404 -415. 

  5. Byung-Chul Park, Young J. Won, Myung-Sup Kim, James W. Hong, "Towards Automated Application Signature Generation for Traffic Identification", NOMS 2008, Salvador, Bahia, Brazil, April, 7-11, 2008, 160-167. 

  6. Subhabrata Sen , Oliver Spatscheck , Dongmei Wang, "Accurate, scalable in-network identification of p2p traffic using application signatures" World Wide Web 2004, May 17-20, 2004, New York, USA. 

  7. Patrick Haffner, Subhabrata Sen, Oliver Spatscheck, Dongmei Wang, "ACAS: automated construction of application signatures," ACM SIGCOMM, August 26-26, 2005, Philadelphia, Pennsylvania, USA. 

  8. Jeffrey Erman, Martin Arlitt , Anirban Mahanti, "Traffic classification using clustering algorithms," SIGCOMM 2006, September 11-15 2006, Pisa, Italy pp.281-286. 

  9. Xiao, F., Hu, H. "ASG - Automated signature generation for worm-like P2P traffic patterns," WAIM 2008. July 20-22 2008. pp.645-660. 

  10. Hui Liu, Wenfeng Feng, Yongfeng Huang, and Xing Li, "A peer-to-peer traffic identification method using machine learning" ProcGuilin , China, July, 29-31, 2007, pp.155-160. 

  11. TS Choi, SH Yoon, HS Chung, JS Park, BJ Lee, SS Yoon, and TS Jeong, "Flow-based Application-aware Internet Traffic Monitoring and Field Trial Experiences" APNOMS, Okinawa, Japan, Sep., 27-30, 2005, pp.214-225. 

  12. Andrew W. Moore, Denis Zuev, "Internet traffic classification using bayesian analysis techniques", ACM 2005, Banff, Alberta, Canada, June, 06-10, 2005. 

  13. Sung-Ho Yoon, Jin-Wan Park, Young-Seok Oh, Jun-Sang Park, and Myung-Sup Kim, "Internet Application Traffic Classification Using Fixed IP-port," APNOMS 2009, LNCS, Jeju, Korea, Sep., 23-25, 2009, pp.21-30. 

  14. 윤 성호, 노현구, 김명섭, "TMA(Traffic Measurement Agent) 를 이용한 인터넷 응용 트래픽 분류", 2008년 제29회 정보처리학회 춘계학술발표대회, 대구, 경일대학교, May, 17, 2008, 제15 권 제1호, pp.946-949. 

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