시스템 및 네트워크 환경의 규모가 확대되고, 네트워크 구조 및 시스템 구성이 빈번하게 변화함에 따라 네트워크 관리자가 현황을 수동으로 관리하고 실시간 변동사항을 식별하는 데에 많은 어려움이 발생하고 있다. 본 논문에서는 동적인 네트워크 정보를 실시간으로 스캔하고, 사전에 수집한 취약점 정보를 바탕으로 네트워크 내 장치의 취약성 정도를 점수화하고 최종적으로 공격자의 입장에서 공격 가능한 모든 경로를 도출하여 네트워크 관리자에게 공격 가능성이 높은 경로 목록을 제공하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 제안하는 알고리즘을 토대로 한 Attack Graph를 실제로 구현하였으며, Software Defined Networking (SDN) 환경이 포함된 동적으로 변화하는 가상 네트워크 환경을 구축한 후 시뮬레이션을 진행하여 Moving Target Defense (MTD) 개념이 반영된 시스템에도 적용이 가능함을 입증하였다.
In this paper, we propose an approach to apply network-based moving target defense into Internet of Things (IoT) networks. The IoT is a technology that provides the high interconnectivity of things like electronic devices. However, cyber security risks are expected to increase as the interconnectivity of such devices increases. One recent study demonstrated a man-in-the-middle attack in the statically configured IoT network. In recent years, a new approach to cyber security, called the moving target defense, has emerged as a potential solution to the challenge of static systems. The approach continuously changes system's attack surface to prevent attacks. After analyzing IPv4 / IPv6-based moving target defense schemes and IoT network-related technologies, we present our approach in terms of addressing systems, address mutation techniques, communication models, network configuration, and node mobility. In addition, we summarize the direction of future research in relation to the proposed approach.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권10호
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pp.5260-5275
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2019
In the process of constructing the traditional offensive and defensive game theory model, these are some shortages for considering the dynamic change of security risk problem. By analysing the critical indicators of the incomplete information game theory model, incomplete information attack and defense game theory model and the mathematical engineering method for solving Bayes-Nash equilibrium, the risk-averse income function for information assets is summarized as the problem of maximising the return of the equilibrium point. To obtain the functional relationship between the optimal strategy combination of the offense and defense and the information asset security probability and risk probability. At the same time, the offensive and defensive examples are used to visually analyse and demonstrate the incomplete information game and the Harsanyi conversion method. First, the incomplete information game and the Harsanyi conversion problem is discussed through the attack and defense examples and using the game tree. Then the strategy expression of incomplete information static game and the engineering mathematics method of Bayes-Nash equilibrium are given. After that, it focuses on the offensive and defensive game problem of unsafe information network based on risk aversion. The problem of attack and defense is obtained by the issue of maximizing utility, and then the Bayes-Nash equilibrium of offense and defense game is carried out around the security risk of assets. Finally, the application model in network security penetration and defense is analyzed by designing a simulation example of attack and defense penetration. The analysis results show that the constructed income function model is feasible and practical.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권10호
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pp.4157-4175
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2020
Moving target defense, as a 'game-changing' security technique for network warfare, realizes proactive defense by increasing network dynamics, uncertainty and redundancy. How to select the best countermeasure from the candidate countermeasures to maximize defense payoff becomes one of the core issues. In order to improve the dynamic analysis for existing decision-making, a novel approach of selecting the optimal countermeasure using game theory is proposed. Based on the signal game theory, a multi-stage adversary model for dynamic defense is established. Afterwards, the payoffs of candidate attack-defense strategies are quantified from the viewpoint of attack surface transfer. Then the perfect Bayesian equilibrium is calculated. The inference of attacker type is presented through signal reception and recognition. Finally the countermeasure for selecting optimal defense strategy is designed on the tradeoff between defense cost and benefit for dynamic network. A case study of attack-defense confrontation in small-scale LAN shows that the proposed approach is correct and efficient.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권3호
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pp.916-937
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2023
Most of the existing Distributed Denial-of-Service mitigation schemes in Software-Defined Networking are only implemented in the network domain managed by a single controller. In fact, the zombies for attackers to launch large-scale DDoS attacks are actually not in the same network domain. Therefore, abnormal traffic of DDoS attack will affect multiple paths and network domains. A single defense method is difficult to deal with large-scale DDoS attacks. The cooperative defense of multiple domains becomes an important means to effectively solve cross-domain DDoS attacks. We propose an efficient multi-domain DDoS cooperative defense mechanism by integrating blockchain and SDN architecture. It includes attack traceability, inter-domain information sharing and attack mitigation. In order to reduce the length of the marking path and shorten the traceability time, we propose an AS-level packet traceability method called ASPM. We propose an information sharing method across multiple domains based on blockchain and smart contract. It effectively solves the impact of DDoS illegal traffic on multiple domains. According to the traceability results, we designed a DDoS attack mitigation method by replacing the ACL list with the IP address black/gray list. The experimental results show that our ASPM traceability method requires less data packets, high traceability precision and low overhead. And blockchain-based inter-domain sharing scheme has low cost, high scalability and high security. Attack mitigation measures can prevent illegal data flow in a timely and efficient manner.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권11호
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pp.5631-5652
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2019
The existing defense strategy selection methods based on game theory basically select the optimal defense strategy in the form of mixed strategy. However, it is hard for network managers to understand and implement the defense strategy in this way. To address this problem, we constructed the incomplete information stochastic game model for the dynamic analysis to predict multi-stage attack-defense process by combining Bayesian game theory and the Markov decision-making method. In addition, the payoffs are quantified from the impact value of attack-defense actions. Based on previous statements, we designed an optimal defense strategy selection method. The optimal defense strategy is selected, which regards defense effectiveness as the criterion. The proposed method is feasibly verified via a representative experiment. Compared to the classical strategy selection methods based on the game theory, the proposed method can select the optimal strategy of the multi-stage attack-defense process in the form of pure strategy, which has been proved more operable than the compared ones.
최근 Application에 대한 공격을 통하여 네트워크와 데이터베이스에 대한 방어정책인 침입탐지 룰(rule)을 무력화시키고, 침해사고를 유발한다. 이러한 공격으로부터 내부 네트워크와 데이터베이스의 안전성을 확보하기 위한 통합보안에 관한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 침입탐지 룰을 설정한 Application에 대한 공격을 차단하기 위한 통합보안 시스템 구축에 관한 연구이다. 네트워크 기반의 공격을 탐지하여 대응하고, 내부 Integration Security System을 Virtual clustering과 Load balancing 기법으로 공격을 분산시키며, Packet 모니터링과 분석을 통하여 공격 목적지 Packet에 대한 방어정책 설정, 공격 Packet 분석, 기록, 룰 업데이트를 한다. 또한 공격 유형별 방어정책을 설정하여 Virtual Machine 분할 정책을 통한 접근 트래픽 해소, 공격차단에 적용하는 Integration Security System을 제안하고 방어를 실험한다. 본 연구 결과는 외부 해커의 공격에 대한 통합보안 방어를 위한 현실적인 자료를 제공하게 될 것이다.
The major objective of this paper is to perform modeling of cyber attack and defense using vulnerability metrics. To do this, we have attempted command level modeling for realizing an approach of functional level proposed by Nong Ye, and we have defined vulnerability metrics that are able to apply to DEVS(Discrete Event System Specification) and performed modeling of cyber attack and defense using this. Our approach is to show the difference from others in that (ⅰ) it is able to analyze behaviors of system emerged by interaction with functional elements of components composing network and each other, (ⅱ) it is able to analyze vulnerability in quantitative manner, and (ⅲ) it is able to establish defense suitably by using the analyzed vulnerability. We examine an example of vulnerability analysis on the cyber attack and defense through case study.
The major objective of this paper is to perform modeling of cyber attack and defense using vulnerability metrics. To do this, we have attempted command level modeling for realizing an approach of functional level proposed by Nong Ye, and we have defined vulnerability metrics that are able to apply to DEVS(Discrete Event System Specification) and performed modeling of cyber attack and defense using this. Our approach is to show the difference from others in that (i) it is able to analyze behaviors of systems being emerged by interaction between functional elements of network components, (ii) it is able to analyze vulnerability in quantitative manner, and (iii) it is able to establish defense suitably by using the analyzed vulnerability. We examine an example of vulnerability analysis on the cyber attack and defense through case study.
본 논문에서는 보호대상 서버 네트워크에 디코이 트랩을 통한 공격 표면 확장의 적용 방법을 제안한다. 보호대상 서버 네트워크는 많은 수의 디코이들과 보호대상 서버로 구성되며, 각 보호대상 서버는 Hidden Tunner Networking이라는 네트워크 기반 이동 표적 방어 기법에 따라 IP 주소와 포트 번호를 변이한다. 이동 표적 방어는 공격을 막기 위하여 지속적으로 시스템의 공격 표면을 변경하는 사이버 보안에서의 새로운 접근방법이다. 공격 표면 확장은 공격을 막기 위해 디코이와 디코이 그룹을 활용하는 접근방법이다. 제안하는 방법에서는 공격자가 디코이 트랩에서 공격자의 모든 시간과 노력을 허비하도록 커스텀 체인과 RETURN 타켓을 사용하여 보호대상 서버의 NAT 테이블을 수정한다. 본 논문에서는 제안하는 방법이 적용되기 전과 후에 보호대상 서버 네트워크에서의 공격자 성공률을 수식으로 계산한다. 제안하는 방법은 보호대상 서버가 공격자에 의해 식별되고 공격당할 확률을 현저히 줄일 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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