內容中心網(wǎng)絡緩存污染問題研究.pdf

1、內容中心網(wǎng)絡（Content Centric Networking，CCN）作為信息中心網(wǎng)絡的一種典型范例，以內容的名字取代IP作為網(wǎng)絡的核心，并采用普遍緩存的方法，實現(xiàn)對內容的高效分發(fā)，被譽為最具潛力的下一代網(wǎng)絡結構范例。但是CCN普遍緩存的特性也使之易受緩存污染攻擊的威脅，由于CCN與現(xiàn)有TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)體系相比有著較大區(qū)別，現(xiàn)有的安全解決方案難以有效應對這一類新的攻擊，主要體現(xiàn)在：1）傳統(tǒng)定義方法較為模糊，難以準確描述CCN中的

2、緩存污染攻擊；2）對攻擊的定義與分類存在的不細致導致了據(jù)此設計攻擊檢測算法應對面狹窄，難以應付復雜的攻擊場景；3）在設計緩存污染防御機制時往往偏重于具體檢測算法的設計，忽視了緩存決策的影響。為此，本文依托國家973計劃項目“可重構信息通信基礎網(wǎng)絡體系研究”，針對內容中心網(wǎng)絡中的緩存污染攻擊問題展開研究。
　　本文在深入分析CCN基本工作原理和通信流程的基礎上，對CCN中緩存污染攻擊的概念進行了分析。而后從對攻擊的定量描述、攻擊檢測

3、以及防御機制的設計三個層次展開研究，基于緩存節(jié)點狀態(tài)模型設計了攻擊檢測算法以及進一步的防御機制。主要工作和研究成果包括：
　　1．在分析總結內容中心網(wǎng)絡中緩存污染攻擊特征的基礎上，以污染內容數(shù)量、分布狀態(tài)和攻擊強度三個參數(shù)對緩存污染攻擊進行定量描述和分析，建立了攻擊下的節(jié)點緩存狀態(tài)模型。通過模型對污染內容在節(jié)點的駐留概率以及各類請求的命中率進行計算，而后通過改變模型參數(shù)對不同特征的攻擊行為進行分析，從而為下一步的檢測算法設計提供了

4、基礎。
　　2．通過分析緩存節(jié)點狀態(tài)的變化，對節(jié)點上能夠反映攻擊的可觀測參數(shù)進行了總結，提出了基于節(jié)點狀態(tài)模型的攻擊檢測原則以及對應的算法實例化方法，并分別以單位時間緩存替換率和請求達到率為觀測參數(shù)進行算法實例化設計。仿真結果與性能分析表明，依據(jù)該原則所設計的檢測算法實例能夠與現(xiàn)有檢測算法實現(xiàn)有效互補，對于應對復雜條件下的緩存污染攻擊有著顯著效果。
　　3．提出一種基于多樣化存儲的緩存污染防御機制。通過差異化的緩存決策對不同