CN111953661A - 一种基于sdn的东西向流量安全防护方法及其系统 - Google Patents

一种基于sdn的东西向流量安全防护方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于SDN的东西向流量安全防护方法及系统，其中，基于SDN的东西向流量安全防护系统包括：由上往下布局的SND控制器、虚拟交换机、云内安全设备；所述SDN控制器北向通过restful接口对接上层应用，南向对接底层虚拟设备；所述虚拟交换机下挂接有若干虚拟主机；所述云内安全设备包括防火墙虚拟网元，其以虚拟机的姿态安置于各云主机内部，或通过虚拟交换机桥接云主机。本发明适用于OpenStack+OpenDaylight组合的云数据中心方案，通过SDN控制器控制下的虚拟交换机进行流量牵引防护，解决OpenStack云数据中心东西流量无法防护的盲点；以及通过SDN控制器实现基于openflow协议实现对流的精细化控制，解决基于流安全的隔离防护问题。

Description

一种基于SDN的东西向流量安全防护方法及其系统
技术领域
本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种基于SDN的东西向流量安全防护方法及其系统。
背景技术
早期数据中心的流量，80％为南北向流量，现在已经转变成80％为东西向流量。数据中心网络流量由“南北”为主转变为“东西”为主，主要是随着云计算的到来，越来越丰富的业务对数据中心的流量模型产生了巨大的冲击，如搜索、并行计算等业务，需要大量的服务器组成集群系统，协同完成工作，这导致服务器之间的流量变得非常大。
对此，传统的安全解决方案通常是基于固定物理边界的安全防护，那么对应到云计算数据中心，也就是只解决了南北向流量的安全防护问题；对于东西向流量的安全防护，基本上是无能为力的：一方面是“看不到”，比如同一宿主机内的两台虚拟机之间的流量；另一方面是“不认识”，比如封装了vxlan等隧道包头的数据流量。故现有技术很难做到防护东西向流量，而且无法做到精细化管控。
发明内容
本发明提出一种基于SDN的东西向流量安全防护方法及其系统，以解决OpenStack云数据中心东西流量无法防护的盲点，以及流安全的隔离防护问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于SDN的东西向流量安全防护系统，包括：由上往下布局的SND控制器、虚拟交换机、云内安全设备；
所述SDN控制器北向通过restful接口对接上层应用，南向对接底层虚拟设备；
所述虚拟交换机下挂接有若干虚拟主机；
所述云内安全设备包括防火墙虚拟网元，其以虚拟机的姿态安置于各云主机内部，或通过虚拟交换机桥接云主机。
进一步地，所述SDN控制器为开源OpenDaylight控制器，其南向通过openflow或NETCONF协议对接底层虚拟设备。
进一步地，所述虚拟交换机为openvswitch虚拟交换机。
进一步地，所述防火墙虚拟网元为虚拟网络功能网元VNF。
本发明还提供一种基于SDN的东西向流量安全防护方法，其采用所述基于SDN的东西向流量安全防护系统实施，所述方法包括：
步骤S1，在虚拟交换机中设置SDN控制器连接策略，并根据实施连接策略连接SDN控制器；
步骤S2，通过SDN控制器下发策略流表到虚拟交换机中，所述策略流表包括白名单流表和黑名单流表，所述白名单流表中包含预设的安全流量特征，所述黑名单流表中包含预设的过滤流量特征；
步骤S3，当流量从虚拟机出来上到虚拟交换机时，虚拟交换机首先判断是否在黑名单或者白名单策略配置中，如果在黑名单策略中，则直接丢弃，如果在白名单策略中，则直接转发到对应的虚拟机网卡中；剩余流量则通过流表转发到云内安全设备中进行流量安全防护、过滤。
进一步地，所述的于SDN的东西向流量安全防护方法还包括：设置流量牵引策略步骤，所述设置流量牵引策略步骤具体为：在SDN控制器上指定虚拟机流量先从云内安全设备上经过，再通过虚拟交换机转发。
进一步地，所述的于SDN的东西向流量安全防护方法还包括：过滤攻击报文和病毒步骤，所述过滤攻击报文和病毒步骤具体为：
经云内安全设备过滤之后，如果有攻击报文，则直接在云内安全设备中进行流量清洗之后在送还给虚拟交换机，并上报给SDN控制器所述攻击报文的特征，SDN控制器则通过学习到所述攻击报文的特征，自动触发流表规则，统一下发到所有的虚拟交换机中，进行黑名单过滤。
进一步地，所述SDN控制器的连接策略具体为：
ovs-vsctl set-controller br0 tcp:“IP地址”:“端口号”；当多个SDN控制器时，则末段紧接加入下一个SD控制器的IP地址和端口号。
进一步地，白名单流表的策略具体为：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_src＝“MAC地址”,tp_dst＝“TCP端口号”,actions＝normal。
进一步地，黑名单流表的策略具体为：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_src＝“MAC地址”,actions＝drop。
本发明实施例的有益效果在于：适用于OpenStack+OpenDaylight组合的云数据中心方案，通过SDN控制器控制下的虚拟交换机进行流量牵引防护，解决OpenStack云数据中心东西流量无法防护的盲点；以及通过SDN控制器实现基于openflow协议实现对流的精细化控制，解决基于流安全的隔离防护问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一一种基于SDN的东西向流量安全防护系统的拓扑图。
图2为本发明实施例二一种基于SDN的东西向流量安全防护方法的流程示意图。
图3为本发明实施例二的预处理流程示意图。
图4为本发明实施例二的防护流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
本发明实施例一提供一种一种基于SDN的东西向流量安全防护系统，包括：
由上往下布局的SND控制器、虚拟交换机和云内安全设备；
所述SDN控制器北向通过restful接口对接上层应用，南向对接底层虚拟设备；
所述虚拟交换机下挂接有若干虚拟主机；
所述云内安全设备包括防火墙虚拟网元，其以虚拟机的姿态安置于各云主机内部，或通过虚拟交换机桥接云主机。
具体地，本实施例中，SDN控制器采用开源OpenDaylight(ODL)控制器，北向通过restful接口对接上层应用，南向通过openflow、NETCONF等协议对接底层虚拟设备，进行统一管理；所述SDN控制器有着全局的网络视图以及相应的流量信息，那么对于云内需要进行检测和防护的流量，可以通过SDN控制器自动化的进行流表项的下发，完成流量的牵引。
虚拟交换机层则采用openstack主流虚拟交换机openvswitch(以下简称ovs)，在云平台内部，所有的虚拟机都挂在各自的ovs虚拟交换机上，通过每台主机的ovs虚拟交换机可看到所有虚拟机的流量，这为SDN安全引流提供了天然的优势，ovs可以通过openflow协议的精细流控制进行第一层安全隔离防护。
云内安全设备则采用专用下一代防火墙虚拟网元，具体为虚拟网络功能网元VNF，vNF可以对流量进行全面专业的安全审计防护，vNF以虚拟机的姿态安置在每台云主机内部，也通过ovs进行桥接。可在SDN控制器上指定需要进行防护的虚拟机流量通过openflow协议牵引的方式牵引到vNF上进行防护。
请参照图2所示，本发明实施例二提供一种基于SDN的东西向流量安全防护方法，其采用本发明实施例一所述的基于SDN的东西向流量安全防护系统实施，所述方法包括：
步骤S1，在虚拟交换机中设置SDN控制器连接策略，并根据实施连接策略连接SDN控制器；
步骤S2，通过SDN控制器下发策略流表到虚拟交换机中，所述策略流表包括白名单流表和黑名单流表，所述白名单流表中包含预设的安全流量特征，所述黑名单流表中包含预设的过滤流量特征；
步骤S3，当流量从虚拟机出来上到虚拟交换机时，虚拟交换机首先判断是否在黑名单或者白名单策略配置中，如果在黑名单策略中，则直接丢弃，如果在白名单策略中，则直接转发到对应的虚拟机网卡中；剩余流量则通过流表转发到云内安全设备中进行流量安全防护、过滤。
可以理解的是，本实施例的方法实施时，SDN控制器和ovs虚拟交换机、vNF安全设备网络可达。
步骤S1首先设置SDN控制器连接策略：通过ovs虚拟交换机中设置策略去连接SDN控制器。其连接策略具体为：
ovs-vsctl set-controller br0 tcp:192.168.31.2:6633
其中192.168.31.2为控制器的ip地址，需要能够网络可达才能建立连接，6633为连接的默认端口号，如果有多个控制器则可以在后面接下一个控制器的ip和端口。
接着设置黑白名单策略：首先用户基于五元组、MAC地址等先设置一些默认的安全流量和默认的拒绝流量策略，通过ODL控制器下发指定流表到ovs虚拟交换机中，完成第一层安全隔离防护，具体策略如下：
白名单：由于不是所有的报文都需要进行专业的安全防护，可以让用户设置一些保证安全的流量特征，直接转发，不经过vNF设备，缓解安全设备的压力，也提高了流量转发的性能；策略示例如下：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_src＝52:54:00:aa:bb:cc,tp_dst＝80,actions＝normal
该策略是过滤源mac地址为52:54:00:aa:bb:cc，目的tcp端口为80的报文进行正常转发。
黑名单：由于有一些不允许通过的报文，事先就在ovs第一层防护策略中就将其丢弃(drop)，以防再进入vNF设备再次杀毒。而一些已经是被vNF证实为攻击报文的，再次进来的时候可再入口的时候就将其drop，减免vNF设备的压力；
策略示例如下：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_src＝18:24:ab:3c:22:56,actions＝drop
该策略是过滤源mac为18:24:ab:3c:22:56的报文，进行丢弃。
当流量从虚拟机出来上到ovs交换机，首先判断是否在黑名单或者白名单策略配置中，如果在黑名单策略中，则直接drop掉，如果在白名单策略中，则直接转发到对应的虚拟机网卡中；剩余流量则通过流表转发到vNF安全设备中进行流量安全防护、过滤。
进一步地，还可以设置流量牵引策略：在SDN控制器上指定虚拟机流量先从vNF安全设备上经过，再通过ovs转发，具体策略流表如下：
ovs-ofctl add-flow br0'in_port＝vm_1,priority＝3566,actions＝output:vNF_1'
最后过滤攻击报文和病毒：经vNF过滤之后，如果有攻击报文，则直接在vNF中进行流量清洗之后在送还给ovs虚拟交换机，并上报给控制器这些攻击报文的特征，控制器则通过学习到该流量特征，自动触发流表规则，统一下发到所有的ovs交换机中，进行黑名单过滤。策略示例如下：
ovs-ofctl add-flow br0'table＝0，priority＝3566,nw_src＝192.168.23.10,nw_dst＝192.168.23.19,http,tp_dst＝8080,actions＝drop'。
通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于：适用于OpenStack+OpenDaylight组合的云数据中心方案，通过SDN控制器控制下的虚拟交换机进行流量牵引防护，解决OpenStack云数据中心东西流量无法防护的盲点；以及通过SDN控制器实现基于openflow协议实现对流的精细化控制，解决基于流安全的隔离防护问题。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于SDN的东西向流量安全防护系统，其特征在于，包括：由上往下布局的SND控制器、虚拟交换机、云内安全设备；
所述SDN控制器北向通过restful接口对接上层应用，南向对接底层虚拟设备；
所述虚拟交换机下挂接有若干虚拟主机；
所述云内安全设备包括防火墙虚拟网元，其以虚拟机的姿态安置于各云主机内部，或通过虚拟交换机桥接云主机。
2.根据权利要求1所述的基于SDN的东西向流量安全防护系统，其特征在于，所述SDN控制器为开源OpenDaylight控制器，其南向通过openflow或NETCONF协议对接底层虚拟设备。
3.根据权利要求1所述的基于SDN的东西向流量安全防护系统，其特征在于，所述虚拟交换机为openvswitch虚拟交换机。
4.根据权利要求1所述的基于SDN的东西向流量安全防护系统，其特征在于，所述防火墙虚拟网元为虚拟网络功能网元VNF。
5.一种基于SDN的东西向流量安全防护方法，其特征在于，其采用权利要求1至4任一项所述的基于SDN的东西向流量安全防护系统实施，所述方法包括：
步骤S1，在虚拟交换机中设置SDN控制器连接策略，并根据实施连接策略连接SDN控制器；
步骤S2，通过SDN控制器下发策略流表到虚拟交换机中，所述策略流表包括白名单流表和黑名单流表，所述白名单流表中包含预设的安全流量特征，所述黑名单流表中包含预设的过滤流量特征；
步骤S3，当流量从虚拟机出来上到虚拟交换机时，虚拟交换机首先判断是否在黑名单或者白名单策略配置中，如果在黑名单策略中，则直接丢弃，如果在白名单策略中，则直接转发到对应的虚拟机网卡中；剩余流量则通过流表转发到云内安全设备中进行流量安全防护、过滤。
6.根据权利要求5所述的基于SDN的东西向流量安全防护方法，其特征在于，还包括：设置流量牵引策略步骤，所述设置流量牵引策略步骤具体为：在SDN控制器上指定虚拟机流量先从云内安全设备上经过，再通过虚拟交换机转发。
7.根据权利要求5所述的基于SDN的东西向流量安全防护方法，其特征在于，还包括：过滤攻击报文和病毒步骤，所述过滤攻击报文和病毒步骤具体为：
经云内安全设备过滤之后，如果有攻击报文，则直接在云内安全设备中进行流量清洗之后在送还给虚拟交换机，并上报给SDN控制器所述攻击报文的特征，SDN控制器则通过学习到所述攻击报文的特征，自动触发流表规则，统一下发到所有的虚拟交换机中，进行黑名单过滤。
8.根据权利要求5所述的基于SDN的东西向流量安全防护方法，其特征在于，所述SDN控制器的连接策略具体为：
ovs-vsctl set-controller br0 tcp:“IP地址”:“端口号”；当多个SDN控制器时，则末段紧接加入下一个SD控制器的IP地址和端口号。
9.根据权利要求5所述的基于SDN的东西向流量安全防护方法，其特征在于，白名单流表的策略具体为：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_src＝“MAC地址”,tp_dst＝“TCP端口号”,actions＝normal。
10.根据权利要求5所述的基于SDN的东西向流量安全防护方法，其特征在于，黑名单流表的策略具体为：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_src＝“MAC地址”,actions＝drop。
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