互联网码号资源公钥基础设施(RPKI)研究综述

由于缺乏内建安全认证机制,边界网关协议(Border Gateway Protocol,BGP)容易遭受前缀劫持、路径伪造和路由泄露等异常路由攻击.互联网码号资源公钥基础设施(Resource Public Key Infrastructure,RPKI)正是针对BGP协议这一缺陷而提出的安全解决方案,其技术框架的标准...     

BGP安全研究

BGP是互联网的核心路由协议,互联网的域间选路通过BGP路由信息交换来完成.BGP协议设计存在重大的安全漏洞,容易导致前缀劫持、路由泄漏以及针对互联网的拒绝服务攻击.分析BGP路由传播及路由策略等主要特性,揭示BGP协议的设计缺陷;探讨BGP面临的主要安全威胁,并对路由泄漏进行建模分析和界定特征;概括现有的BGP安全防御机制并指出其不足,进而对各种增强BGP安全的技术和方案进行合理分类和详尽研究,比较其利弊、剖析其优劣;最后,对BGP安全的未来研究趋势进行展望.     

BGP路由协议在不同域间的安全研究

边界网关协议(BGP路由)在路由表中存放的路由数据可以反映互联网规模、运行的状态、及路由体系结构的演化,是互联网基础研究的重要组成部分,域间网络路由通过BGP路由信息交换来完成,但是,BGP协议设计存在一些重要的安全漏洞,容易导致前缀劫持、路由泄漏、以及各类针对互联网的拒绝服务攻击,本文主要分析BGP在不同域间路由传播的主要特性,研究探讨BGP在域间传播面临的主要安全威胁,进而对各种增强BGP域间安全传播的技术和方案进行合理分类和详尽研究,最终对BGP的未来安全研究进行相关分析与展望.     

域间路由协议前缀劫持行为模拟与分析

基于BGP的域间路由系统是Internet的核心设施,是保证整个网络互联及正常运行的关键。然而,由于BGP协议本身缺乏必要的安全机制而极易受到攻击。例如,前缀劫持就是针对BGP缺陷而实施的一种较难防范的攻击。近年来,已发生多起BGP前缀劫持事件,造成了严重危害。本文基于GT-NetS软件构建了一个大规模域间路由系统模拟环境,并在该模拟环境中进行了多次BGP前缀劫持测试,结合测试结果分析对影响BGP前缀劫持攻击范围的有关因素进行了研究。测试表明,BGP前缀劫持造成的受害范围与攻击发起路由器所属AS的层次和度数有着直接的关系。     

防范路由劫持的协同监测方法

路由劫持是当前Internet域间路由系统（BGP）所面临的最严重的安全威胁之一,但目前仍缺乏有效的防护手段.将自治系统（autonomous system,简称AS）基于BGP路由信息自我发现路由劫持的概率定义为对路由劫持的免疫能力,对该免疫能力进行了建模,并给出了AS自我免疫的充分条件和必要条件以及该免疫能力的上界.实验结果发现,80%以上的AS对路由劫持完全没有免疫能力,仅不超过0.26%的AS具有大于85%的免疫能力.对AS免疫过程的进一步分析,揭示了造成AS免疫能力低下的提供商栅栏现象——提供商优先选择客户路由,从而阻止了劫持路由向被劫持者的传播.为了克服提供商栅栏,提高AS的免疫能力,设计了协同监测机制,并提出了一种计算复杂度较低的启发式协同邻居选取策略.该机制无需修改BGP协议,可增量部署.实验结果表明,仅与25个自治系统进行协同,就可以将对路由劫持的免疫能力提高到高于95%的水平.     

互联网域间路由系统安全态势评估

基于边界网关协议BGP的互联网域间路由系统缺乏必要的安全机制,面临严重的安全威胁.尽管人们对BGP路由系统的安全问题进行了详尽研究,但是很少量化该系统的安全态势,并且网络管理员也确实需要有用的安全态势信息来感知自治系统(AS)的路由安全状况.为了解决这个问题,分析了互联网域间路由系统的层次特性,提出了一个基于BGP异常路由的安全评估模型.该方法的基本思想是基于BGP路由系统的层次特性构造路由状态树,准确地刻画BGP路由系统中各路由实体之间的层次关系、存储和表达每个实体的路由安全状态;并根据所检测的异常路由计算每个实体的路由安全状态.实验测试表明,该模型能同时评估BGP路由器、自治系统和互联网域间路由系统的安全威胁态势,可为网络管理员提供直观的安全态势曲线.     

防范前缀劫持的互联网注册机制

借鉴IRR(Internet routing registry)机制中注册路由策略的思想,提出了前缀策略(prefix policy)的概念,并由此设计了一种防范前缀劫持的方法—— E-IRR 机制.在E-IRR 中,参与者发布自己的前缀策略,同时利用其他自治系统已注册的前缀策略验证BGP路由,从而防范前缀劫持.提出了维护前缀策略有效性措施,评估了E-IRR机制的安全能力与性能.方法的主要优势是,其在前缀劫持的防范能力与安全机制的实际部署需求之间达到了一个较好平衡,可增量式地部署,并不需要对BGP协议进行任何安全扩展.现有方案都不同时具备这些特性,它们使得E-IRR有望实际可行地解决前缀劫持问题.     

互联网大规模前缀劫持事件检测与分析的案例研究

由于BGP协议的脆弱性,BGP前缀劫持长期以来一直对互联网产生着严重的安全威胁。检测和分析大规模的前缀劫持事件是一件十分必要但又充满挑战的工作。以2019年发生的大规模的欧洲路由泄露导致路由劫持事件为案例,提出了一种基于公共BGP数据的有效的检测和分析方法。分析结果包括如下几条：（1）这次劫持的“攻击者”为AS21217,AS4134是劫持路由传播过程中的关键点; （2）此次劫持事件导致了严重的多源AS冲突和AS-PATH路径膨胀问题;（3）此次事件的劫持类型包括劫持前缀并篡改AS路径,以及劫持子前缀并篡改AS路径2种类型;（4）检测到311个AS被感染,长度为4的感染链数量最多,且分属于3 895个AS的28 118个前缀IP段成为受害者,同时实现了一个可视化系统来展示劫持发生时的全球网络态势。这些研究结果一方面与Oracle等公司公布的结果相互印证,另一方面又对此次网络事件进行了更加详尽的补充和深入挖掘。     

互联网域间路由安全研究

围绕基于BGP的域间路由安全,考察已发生的域问路由安全事件,介绍当前域间路由保护机制,分析核心网络路由设施支持能力和潜在的域间路由安全威胁,最后着重指出域问路由安全的研究方向并提出一些新的见解。     

域间路由协议BGP安全性研究

BGP协议安全是域间路由安全的核心问题之一,其关键问题就是如何确保每个AS发布BGP路由信息的正确性和完效的部署。本文建立了完整的BGP威胁模型,对当前提出的BGP安全机制进行了系统的分析,针对域间路由安全中的关键问题提出了一些新的研究思路。     

RPKI中CA资源分配风险及防护技术

边界网关协议在安全方面存在严重的缺陷,容易导致路由劫持这一互联网安全威胁. 为此,国际互联网工程任务组提出了资源公钥基础设施（Resource Public Key Infrastructure,RPKI）以防止路由劫持的发生. 然而随着RPKI技术的发展及其在全球范围内的部署,与RPKI中认证权威相关的安全问题逐渐突显,并受到广泛关注. 对RPKI中认证权威的资源分配过程进行研究分析,通过实验测试,验证了认证权威在资源分配的过程中资源重复分配和未获授权资源分配两种潜在的安全风险,并分析了两种风险对资源持有者可能造成的不良影响. 此外,针对这两种安全风险,提出并实现了一种用于保证RPKI中认证权威资源分配安全性和准确性的“事前控制”机制,该机制可以有效地防止资源重复分配和未获授权资源分配两种操作风险的发生,减少了由于认证权威的错误操作所导致的故障恢复等待时间. 最后,通过进一步的实验测试,验证、分析了这种“事前控制”机制的有效性和可行性.     

DRRS-BC: Decentralized Routing Registration System Based on Blockchain

The border gateway protocol (BGP) has become the indispensible infrastructure of the Internet as a typical inter-domain routing protocol. However, it is vulnerable to misconfigurations and malicious attacks since BGP does not provide enough authentication mechanism to the route advertisement. As a result, it has brought about many security incidents with huge economic losses. Exiting solutions to the routing security problem such as S-BGP, So-BGP, Ps-BGP, and RPKI, are based on the Public Key Infrastructure and face a high security risk from the centralized structure. In this paper, we propose the decentralized blockchain-based route registration framework-decentralized route registration system based on blockchain (DRRS-BC). In DRRS-BC, we produce a global transaction ledge by the information of address prefixes and autonomous system numbers between multiple organizations and ASs, which is maintained by all blockchain nodes and further used for authentication. By applying blockchain, DRRS-BC perfectly solves the problems of identity authentication, behavior authentication as well as the promotion and deployment problem rather than depending on the authentication center. Moreover, it resists to prefix and subprefix hijacking attacks and meets the performance and security requirements of route registration.      

改善BGP路由收敛的时间窗口机制

提出了一种时间窗口机制,能够基于路由抖动抑制中路由惩罚值的变化改善BGP(border gateway protocol)路由收敛.这种新机制把来自不同邻居的路由变化情况结合起来,利用BGP路由传播过程形成的路由相关性判断路由在网络中的稳定情况.时间窗口机制使BGP路由器能够更早地发现不稳定路由,优先将稳定路由选择为最优路由,终止路径搜索过程.模拟实验的结果表明,通过选择适当的参数,时间窗口机制能够大大缩短BGP路由收敛延时,减小收敛过程中的通信开销.而且,这种方法不需要在BGP的路由消息中增加额外的信息,因此容易在实际网络中逐步部署.     

多层次域间路由安全监测系统的设计与实现

基于边界网关协议(BGP)的域间路由系统已经成为Internet的核心路由设施,但由于BGP本身缺乏安全机制,很容易受到各种人为配置错误或者恶意攻击的影响。我们开发的域间路由监测系统可以从4个层次实现对域间路由的安全监测,分别是Internet、国家网络、特定ISP和特定路由。本文详细介绍了多层次域间路由安全监测系统的组成结构、软件结构、设计思想、实现技术和测试结果。     

Sign what you really care about – Secure BGP AS-paths efficiently

The de facto inter-domain routing protocol, Border Gateway Protocol (BGP), plays a critical role in the reliability of the Internet routing system. However, the system may also be devastated by forged BGP routes that are generated by malicious attacks or mis-configurations. This security problem has attracted considerable attention, and although several solutions has been proposed, none of them have been widely deployed due to weaknesses such as high computational cost or potential security vulnerability. This paper proposes Fast Secure BGP (FS-BGP), an efficient mechanism that can secure AS-paths and prevent prefix hijacking by signing critical AS-path segments. We prove that FS-BGP achieves a similar level of security as S-BGP, but with much higher efficiency. Compared with S-BGP, the cost of signing and verification in FS-BGP can be reduced by orders of magnitude, as demonstrated in our experiments using BGP UPDATE data collected from real backbone routers. Indeed, the signing and verification can be accomplished as fast as the most bursty BGP UPDATE arrivals, which implies that FS-BGP will hardly delay the propagation of routing information.     

BGP安全机制的研究

边界网关协议(BGP)是目前域间路由事实上的标准,但是该协议缺少必要的安全机制,存在很多漏洞,面临许多安全威胁,如某个被误配置或控制的BGP路由器可能会导致大规模网络中断。BBN公司提出的S-BGP协议在原有BGP的基础上扩展了一套安全机制,能有效地防范绝大部分安全威胁。论文详细分析了S-BGP协议的安全机制及其实现,对S-BGP的性能开销进行了分析,并通过路由实验进一步验证了S-BGP的安全能力;分析了S-BGP在实际应用中实现集中式证书认证PKI的复杂性,并提出了一种分布式前缀起源认证模型,最后对这两种PKI认证模型进行了比较。