Abschlussvortrag zur Bachelorarbeit: Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects

Transkript

1 Lehrstuhl für Netzarchitekturen und Netzdienste Institut für Informatik Technische Universität München Abschlussvortrag zur Bachelorarbeit: Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects Betreuer: Marc Fouquet, Marc-Oliver Pahl Johanna Eicher 18. November 2010

2 Einführung: Arbeit basiert auf Schutz von Webservern vor Denial of Service Angriffen mit Hilfe von Redirects (Diplomarbeit von Wolfgang Zeijda) Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 2

3 Prinzip eines DoS Angriffs: Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 3

4 Server geschützt durch Proxy-Zwischenschicht: Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 4

5 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: 1. Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 5

6 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: Redirect zu Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 6

7 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: Redirect zu Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 7

8 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: Redirect zu Redirect zu Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 8

9 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: Redirect zu Redirect zu Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 9

10 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: Redirect zu Redirect zu Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 10

11 Prinzip des Proxy-Systems mit Redirects: Redirect zu Redirect zu Code besteht u.a. aus Zeitstempel, Hopcount Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 11

12 Motivation: Zielsetzung des bereits bestehenden Verteidungssystems: Maximierung des Aufwands für einen Angreifer Minimierung des Aufwands für einen regulären Client Nachteile der vorhandenen Implementierung: fixe Kette an Redirects, welche zu durchlaufen ist potenzieller Bottleneck Auswahl des nächsten Proxies erfolgt per Zufall kein Load Balancing Mechanismus für die Proxy Server Ziel dieser Thesis: Weiterentwicklung des bereits bestehenden Systems mit Schwerpunkt auf Load Balancing Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 12

13 Load Balancing: Maß für die Last: Anzahl der noch zu bearbeitenden Anfragen Regelmäßige Berechnung einer Durchschnittslast: QueueLengthAvg= alpha currentqueuelength 1 alpha lastqueuelengthavg Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 13

14 Mögliche Kommunikationsstrukturen: 1) Alle Proxies tauschen Lastinformation untereinander aus direkte Kommunikation 2) Proxies inkludieren ihre Lastinformation in den code indirekte Kommunikation 3) Ein zentraler Management-Server verwaltet die Lastinformation und propagiert diese zu allen teilnehmenden Proxies 4) Proxies werden in Cluster aufgeteilt, je ein Head-Server ist verantwortlich für einen Cluster skaliert für große Anzahl an Proxies Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 14

15 Kommunikationsstruktur: Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 15

16 Datenstruktur: HashMap Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 16

17 Datenstruktur: HashMap Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 17

18 Testaufbau: Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 18

19 Testfall 1: Angreifer wählt sein Ziel für jede Anfrage zufällig aus den vorhandenen Proxies und folgt danach den Redirects Durchführung mit 0 5 Redirects Durchführung mit ursprünglichem sowie Load Balancing Proxy System Auswertung der Anzahl der erfolgreichen Seitenaufrufe sowie der Antwortzeiten Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 19

20 Testergebnisse 1a: Erfolgreiche Seitenaufrufe 100,00% Load Balancing Proxy Normal Proxy 80,00% server calls (percentagewise) 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% -20,00% number of redirects Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 20

21 Testergebnisse 1b: Antwortzeiten 2500,00 Load Balancing Proxy Normal Proxy 2000,00 response time (in milliseconds) 1500, ,00 500,00 0, number of redirects Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 21

22 Testfall 2: Slowloris Angriff 4 Testszenarien: A Regulärer Client sendet Anfragen direkt an den Webserver B wie A, aber mit Angreifer, welcher den Webserver mit slowloris attackiert C + D (normales und Load Balancing System) Angreifer attackiert Proxy 1 mit slowloris, um diesen in die Überlast zu zwingen, regulärer Client wählt sein Ziel für jede Anfrage zufällig aus den vorhandenen Proxies und folgt danach den Redirects Durchführung mit 0 5 Redirects Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 22

23 Testergebnisse 2a: Erfolgreiche Seitenaufrufe Szenario gestellte Anfragen Prozent erfolgreiche Anfragen Prozent A ,00 % ,00 % B 27 4,50 % 17 62,96 % C ,33 % ,31 % D ,17 % ,87 % Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 23

24 Testergebnisse 2: Erfolgreiche Seitenaufrufe 90,00% 80,00% Load Balancing Proxy Normal Proxy 70,00% server calls percentagewise 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% number of redirects Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Load Balancing für Systeme zum Schutz von Webservern gegen Denial of Service Angriffe mit Hilfe von Redirects 25