DE10101616A1 - Verfahren zum Schutz gegen Netzwerküberflutungsangriffe mit Hilfe eines verbindungslosen Protokolls - Google Patents
Verfahren zum Schutz gegen Netzwerküberflutungsangriffe mit Hilfe eines verbindungslosen ProtokollsInfo
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Abstract
Die Erfindung verhindert, dass ein Server durch die Überflutung mit verbindungslosen Datagrammen, die durch einen beabsichtigten Angriff oder auf andere Weise verursacht wird, überlastet und möglicherweise zum Erliegen gebracht wird. Als Antwort auf ein Datagramm von einem Host für einen bestimmten Anschluss wird die Anzahl der Datagramme ermittelt, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden. Wenn diese Anzahl einen ersten Schwellenwert überschreitet, wird das Datagramm verworfen. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Schwellenwert festgelegt, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze, die für den Anschluss übrig bleiben, multipliziert wird.
Description
Die Erfindung betrifft allgemein den Bereich der
Netzwerktechnik und insbesondere den Schutz vor Angriffen
durch böswillige Benutzer, die versuchen, einen Server
lahmzulegen, indem sie ihn mit verbindungslosen Datagrammen
überfluten.
Überflutungsangriffe wurden in letzter Zeit immer häufiger
vorgenommen, um Server im Internet als Angriffsziel
auszuwählen und sie zum Erliegen zu bringen. Ein
Überflutungsangriff findet statt, wenn ein Benutzer
innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums eine große
Zahl von Anforderungen an einen Server in der Absicht
sendet, den Server zu überlasten und ihn dadurch zum
Erliegen zu bringen. Eine Flut von Paketen von einem
böswilligen Benutzer kann einen Server auf die gleiche Weise
überlasten, in der eine Flut von Paketen von einem falsch
konfigurierten System einen Server überlasten kann. Aber das
Endergebnis ist dasselbe; bei dem Versuch, die Anforderungen
zu bedienen, kommt es zu einer Überlastung des Servers. Dies
verhindert, dass legitime Anforderungen rechtzeitig bedient
werden und führt oftmals zu einem Ausfall oder Absturz des
Servers. Kürzlich wurde in den Nachrichten über eine Reihe
von Überflutungsangriffen auf einige bekannte Web-Sites
berichtet. Diese Angriffe waren durch eine Flut von
einzelnen Verbindungsanforderungen für den Aufbau von
Erstverbindungen charakterisiert. Eine verwandte
Patentanmeldung mit der US Seriennummer 09/502,478 legt
einen Algorithmus zum Schutz gegen solche
Verbindungsanforderungsangriffe offen. Es ist jedoch auch
möglich, einen Server anzugreifen, indem man ihn mit
verbindungslosen Datagrammen, wie sie beispielsweise im
"user datagram protocol" (UDP) vorkommen können, überflutet.
Die Wirkung ist im Grunde dieselbe; bei dem Versuch, die
Unmenge von Datagrammen zu bedienen, kommt es zu einer
Überlastung und möglicherweise sogar zu einem Totalausfall
des Servers. Da es schwierig ist festzustellen, ob der
Verkehr legitim ist oder nicht, sind Überflutungsangriffe
von herkömmlichen Intrusionserkennungssystemen sehr schwer
zu verhindern.
Die Erfindung erkennt, dass die Folgen von beabsichtigten
Überflutungsangriffen mit Datagrammen und unbeabsichtigten
Überlastungssituationen, die durch eine Flut von Datagrammen
verursacht werden, gemildert werden können, indem man die
herkömmliche Vorstellung, dass man zwischen legitimem und
nicht legitimem Verkehr zu unterscheiden versucht, fallen
lässt. Bei der Erfindung unterliegt der gesamte Datagramm-
Verkehr einem Regelwerk, das versucht zu gewährleisten, dass
legitime Arbeiten ausgeführt werden und ein Server in
Überflutungssituationen ungeachtet dessen, ob die
Überflutung durch legitimen oder nicht legitimen Datagramm-
Verkehr verursacht wird, nicht abstürzt. Die Erfindung trägt
dazu bei, den Absturz eines Servers aufgrund von Überlastung
zu verhindern, und sie verhindert, dass einer oder mehrere
Angreifer die gesamten Server-Ressourcen aufbrauchen.
Als Antwort auf die Ankunft eines Datagramms, das für einen
bestimmten Anschluss des Servers bestimmt ist, werden der
Sende-Host und die Anzahl der Datagramme, die sich für
denselben Host und denselben Anschluss bereits in der
Warteschlange befinden, ermittelt. Wenn diese Anzahl einen
ersten Schwellenwert überschreitet, wird die
Verbindungsanforderung abgewiesen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird der erste
Schwellenwert dynamisch festgelegt. Der Eigner eines Servers
gibt für jeden Anschluss, welcher der Prüfung auf
Überflutung durch Datagramme unterzogen wird, eine
Höchstzahl von Datagrammen (M), die jederzeit in die
Warteschlange des Anschlusses gestellt werden dürfen, sowie
einen Kontrollprozentsatz (P) der verfügbaren
Warteschlangenschlitze, die für den Anschluss übrig bleiben,
an. Die Erfindung überwacht die Anzahl (A) der in die
Warteschlange gestellten Datagramme für den Anschluss und
berechnet die Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze
(I), indem sie die Anzahl der in die Warteschlange
gestellten Datagramme von der Höchstzahl der Datagramme
abzieht (I=M-A). Wenn die Anzahl der Datagramme, die
sich für den Sende-Host bereits in der Warteschlange
befinden, größer oder gleich P multipliziert mit der Anzahl
der übrig gebliebenen Warteschlangenschlitze ist (=<P.I),
wird das aktuelle Datagramm abgewiesen. Andernfalls wird das
Datagramm in die Warteschlange gestellt, und die Anzahl der
in die Warteschlange gestellten Datagramme (A) für den
Anschluss wird um eins erhöht.
Die Höchstzahl der Datagramme und der Schwellenwert-
Prozentsatz P sind für die meisten Eigner schwierig zu
konfigurieren. Deshalb wird ein "Statistik"-Modus
vorgesehen, der die normalen Verkehrsbelastungen von
verschiedenen Servern misst und einen geeigneten Höchstwert
sowie einen geeigneten Schwellenwert vorschlägt, der
ähnliche legitime Verkehrsbelastungen nicht behindert.
Dieser Statistik-Modus ist nicht Teil der beanspruchten
Erfindung und wird hier nicht weiter beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein als erläuterndes Beispiel dienendes
Flussdiagramm von Operationen, die auf einem Server als
Antwort auf den Empfang eines Datagramms ausgeführt werden,
um sicherzustellen, dass eine Überflutungssituation nicht
die Abarbeitung von anderen Arbeiten verhindert und den
Server zum Absturz bringt.
Die Erfindung erfordert, dass ein Eigner eines Servers, der
die Erfindung einsetzt, den Server mit bestimmten Parametern
zur Verwendung durch die Erfindung konfiguriert.
Beispielsweise macht es die bevorzugte Ausführungsform
erforderlich, dass der Eigner für jede Anschluss-Nummer, die
der Prüfung auf Überflutung durch Datagramme unterzogen
wird, eine Höchstzahl von Datagrammen (M), die jederzeit in
die Warteschlange des Anschlusses gestellt werden dürfen,
sowie einen Kontrollprozentsatz (P) der verfügbaren
Warteschlangenschlitze, die für den Anschluss übrig bleiben,
angibt. Der Prozentsatz P dient zur Festlegung eines
Schwellenwerts, um die Weigerung, ein Datagramm zu bedienen,
durch einen Triggerimpuls auszulösen. Während Datagramme in
die Warteschlange gestellt und bedient werden, hält der
Server dynamisch die Anzahl der verfügbaren
Warteschlangenschlitze für jeden Anschluss fest, welcher der
Prüfung auf Überflutung unterzogen wird.
Ein Eintritt in den Schritt 100 in Fig. 1 erfolgt, wenn ein
Datagramm an einem Netzwerk-Server empfangen wird. Der erste
Schritt 106 stellt anhand des Datagramms die Nummer des
Anschlusses fest, an den das Datagramm gerichtet ist. Die in
einem Datagramm enthaltene Anschluss-Nummer stellt einen
Bestimmungsort in einem bestimmten Host-Rechner dar, an den
das Datagramm ausgeliefert werden soll. Manche Anschlüsse
sind für Standarddienste reserviert. Das Network File System
(NFS) ist ein Beispiel für einen Standarddienst, der UDP-
Datagramme empfängt.
Die Kennung (die IP-Adresse) des Sende-Hosts wird ebenfalls
anhand des Datagramms ermittelt. Die Anschluss-Nummer wird
vom Schritt 108 dazu verwendet, einen Speichersteuerblock
für den Anschluss zu lokalisieren oder, wenn gerade kein
Anschluss-Steuerblock vorhanden ist, einen zu erzeugen. An
den Anschluss-Steuerblock werden eine Vielzahl von Host-
Steuerblöcken für Hosts angefügt, die gerade ein oder
mehrere Datagramme in der Warteschlange haben. Wenn der
Sende-Host über keinen Host-Steuerblock verfügt, wird einer
erzeugt. Ein Host-Steuerblock enthält unter anderem den
Zählstand der Anschluss-Verbindungen, die dem Host gerade
zugeordnet sind.
Der Schritt 108 stellt anhand des Datagramms die Kennung des
Sende-Hosts fest, der das Datagramm eingeleitet hat, und mit
Hilfe der Anschluss-Nummer und der Kennung des Hosts
lokalisiert er einen Speichersteuerblock oder erzeugt einen
Speichersteuerblock, wenn gerade keiner vorhanden ist. Ein
vorhandener Speichersteuerblock enthält unter anderem den
Zählstand der Datagramme, die sich vom Host gerade in der
Warteschlange befinden. Der Schritt 108 ermittelt die Nummer
des Anschlusses, an den dieses Datagramm gerichtet ist.
Im Schritt 110 ruft der Server aus dem Speichersteuerblock
die Höchstzahl der in die Warteschlange gestellten
Datagramme M, die für diese Anschluss-Nummer angegeben sind,
den Kontrollprozentsatz P und die Anzahl A der in die
Warteschlange gestellten Datagramme ab. Der Schritt 112
berechnet die Anzahl I der verfügbaren
Warteschlangenschlitze als M-A. Der Schritt 114 stellt
fest, ob die Anzahl der Datagramme, die sich bereits in der
Warteschlange für den Sende-Host befinden, größer oder
gleich P multipliziert mit I ist. Wenn ja, wird das
Datagramm verworfen, und der
Warteschlangensteuerungsalgorithmus endet im Schritt 118.
Wenn die Anzahl der in die Warteschlange gestellten
Datagramme, die bereits vom Sende-Host eingeleitet wurden,
geringer als P multipliziert mit I ist, wird das Datagramm
im Schritt 116 andererseits zur Bedienung in die
Warteschlange gestellt, und A wird um eins erhöht, um die
Anzahl der Datagramme zu aktualisieren, die sich für diese
Anschluss-Nummer in der Warteschlange befinden.
Das beschriebene Rechnerprogramm kann auf praktisch jeder
Art von Rechner, vom Personal Computer bis zum Großrechner
wie zum Beispiel den IBM-Rechnern vom Typ System 390,
ausgeführt werden. Die einzige Voraussetzung ist, dass der
Rechner mit Netzwerkkommunikations-Software konfiguriert und
über das Netzwerk als Server zugänglich ist.
Der Fachmann in den Bereichen, die diese Erfindung betrifft,
erkennt, dass zahlreiche Veränderungen an den hier offen
gelegten Ausführungsformen vorgenommen werden können, die
dennoch unter den Umfang und die Wesensart der Erfindung
fallen.
Claims (8)
1. Verfahren, das dazu dient, einen Überflutungsangriff auf
einen Netzwerk-Server zu verhindern, auf dem eine große
Zahl von verbindungslosen Datagrammen empfangen wird, um
sie in die Warteschlange eines Anschlusses mit einer
bestimmten Nummer auf dem Server zu stellen, das
Folgendes umfasst:
als Antwort auf die Ankunft eines Datagramms von einem Host für eine Anschluss-Nummer auf dem Server wird festgestellt, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses mit der bestimmten Nummer gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und wenn ja, wird das Datagramm verworfen.
als Antwort auf die Ankunft eines Datagramms von einem Host für eine Anschluss-Nummer auf dem Server wird festgestellt, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses mit der bestimmten Nummer gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und wenn ja, wird das Datagramm verworfen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Feststellung, ob
die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in
die Warteschlange des Anschlusses mit der bestimmten
Nummer gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert
überschreitet, des Weiteren Folgendes umfasst:
der vorgegebene Schwellenwert wird berechnet, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss-Nummer multipliziert wird.
der vorgegebene Schwellenwert wird berechnet, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss-Nummer multipliziert wird.
3. Vorrichtung, die dazu dient, einen Überflutungsangriff
auf einen Netzwerk-Server zu verhindern, auf dem eine
große Zahl von Datagrammen empfangen wird, um sie in die
Warteschlange eines Anschlusses mit einer bestimmten
Nummer auf dem Server zu stellen, die Folgendes umfasst:
ein Mittel, um als Antwort auf ein Datagramm von einem Host für eine Anschluss-Nummer auf dem Server festzustellen, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und
ein Mittel, das auf das Feststellungsmittel anspricht, um das Datagramm zu verwerfen.
ein Mittel, um als Antwort auf ein Datagramm von einem Host für eine Anschluss-Nummer auf dem Server festzustellen, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und
ein Mittel, das auf das Feststellungsmittel anspricht, um das Datagramm zu verwerfen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Mittel zur
Feststellung, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem
Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses
gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert
überschreitet, des Weiteren Folgendes umfasst:
ein Mittel, um den vorgegebenen Schwellenwert zu berechnen, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss- Nummer multipliziert wird.
ein Mittel, um den vorgegebenen Schwellenwert zu berechnen, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss- Nummer multipliziert wird.
5. Speichermedium, das Programmcode-Segmente enthält, um
einen Überflutungsangriff auf einen Netzwerk-Server zu
verhindern, auf dem eine große Zahl von Datagrammen
empfangen werden, um sie in die Warteschlange eines
Anschlusses mit einer bestimmten Nummer auf dem Server
zu stellen, das Folgendes umfasst:
ein erstes Code-Segment, das als Antwort auf ein Datagramm von einem Host für eine Anschluss-Nummer auf dem Server aktiviert wird, um festzustellen, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und
ein zweites Code-Segment, das auf das erste Code-Segment anspricht, um das Datagramm zu verwerfen.
ein erstes Code-Segment, das als Antwort auf ein Datagramm von einem Host für eine Anschluss-Nummer auf dem Server aktiviert wird, um festzustellen, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und
ein zweites Code-Segment, das auf das erste Code-Segment anspricht, um das Datagramm zu verwerfen.
6. Speichermedium nach Anspruch 5, wobei das erste Code-
Segment des Weiteren Folgendes umfasst:
ein drittes Code-Segment, um den vorgegebenen Schwellenwert zu berechnen, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss-Nummer multipliziert wird.
ein drittes Code-Segment, um den vorgegebenen Schwellenwert zu berechnen, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss-Nummer multipliziert wird.
7. Trägerwelle, die Programmcode-Segmente enthält, um einen
Überflutungsangriff auf einen Netzwerk-Server zu
verhindern, auf dem eine große Zahl von Datagrammen
empfangen wird, um sie in die Warteschlange eines
Anschlusses mit einer bestimmten Nummer auf dem Server
zu stellen, die Folgendes umfasst:
ein erstes Code-Segment, das als Antwort auf ein Datagramm von einem Host aktiviert wird, um es in die Warteschlange eines Anschlusses mit einer bestimmten Nummer auf dem Server zu stellen, um festzustellen, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und
ein zweites Code-Segment, das auf das erste Code-Segment anspricht, um das Datagramm zu verwerfen.
ein erstes Code-Segment, das als Antwort auf ein Datagramm von einem Host aktiviert wird, um es in die Warteschlange eines Anschlusses mit einer bestimmten Nummer auf dem Server zu stellen, um festzustellen, ob die Anzahl der Datagramme, die von dem Host bereits in die Warteschlange des Anschlusses gestellt wurden, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und
ein zweites Code-Segment, das auf das erste Code-Segment anspricht, um das Datagramm zu verwerfen.
8. Trägerwelle nach Anspruch 7, wobei das erste Code-
Segment des Weiteren Folgendes umfasst:
ein drittes Code-Segment, um den vorgegebenen Schwellenwert zu berechnen, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss-Nummer multipliziert wird.
ein drittes Code-Segment, um den vorgegebenen Schwellenwert zu berechnen, indem ein Prozentsatz P mit der Anzahl der verfügbaren Warteschlangenschlitze für die Anschluss-Nummer multipliziert wird.
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