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基于交换机迁移的控制平面饱和攻击防御方法

计算机学报 2024年

作者：管吉喆程光周余阳东南大学网络空间安全学院紫金山实验室

软件定义网络凭借着自身灵活的优势，逐渐成为了网络部署的热门方式，但由于控制平面的控制集中和资源有限，控制平面饱和攻击成为该网络下最大的安全威胁。控制平面饱和攻击作为DDoS攻击的特殊实践，其目标是消耗控制器的处理资源，影... 详细信息

软件定义网络凭借着自身灵活的优势，逐渐成为了网络部署的热门方式，但由于控制平面的控制集中和资源有限，控制平面饱和攻击成为该网络下最大的安全威胁。控制平面饱和攻击作为DDoS攻击的特殊实践，其目标是消耗控制器的处理资源，影响控制器下发流规则，最终实现网络瘫痪。与传统网络中，攻击主要影响单一网络结点不同。在软件定义网络中，一旦控制器遭受攻击，子域下交换机都将失去工作能力，甚至引发更大范围的级联故障。近年来，针对分布式软件定义网络安全性的研究如火如荼，但大多数研究采用弹性扩容和动态映射的方法，不断地增删设备和改变网络映射配置，提高了防御成本的同时，降低了网络的可靠性，且复杂的网络配置，违背了软件定义网络的初衷，为网络管理增加了难度。本文针对控制平面遭受的饱和攻击，提出了一种基于交换机迁移的防御方法。首先，通过分析软件定义网络中控制器的负载来源，提出了由北向开销、南向开销和水平开销组成的计算负载，并利用阈值检测机制，监测控制器负载情况，实现了对控制平面的实时饱和检测。然后，综合流表统计信息和空间特征图，提出了与平均数据包、上下行流量比率和交换机重要程度相关联的迁移系数，以准确识别处于攻击路径上的交换机。最后，在交换机迁移策略的支持下，将其迁移至低载控制器子域当中，缓解受攻击控制器的单点故障问题，从而完成对攻击的防御效果。在实验验证阶段，本文首先证明了控制平面饱和攻击的攻防过程实质上是一场资源竞争博弈，可以通过资源的调配缓解攻击影响。然后，本文证明了所提方法所具有的灵活性和动态性，能够根据资源情况和网络情况动态选择目标，实现迁移操作。通过最后的多组实验，本文证明了所提出的方法能够有效地缓解不同拓扑的控制平面饱和攻击，控制器饱和次数平均减少90%和65%，迁移目标首选率和单次迁移率都超过70%，有效避免了级联故障的产生，与其他方法相比，在64%左右的时间里负载标准差最低，迁移总次数最少降低11%，且迁移时间开销最少低60%。

关键词：软件定义网络控制平面控制平面饱和攻击主动防御交换机迁移

一种基于HTTP/3传输特性的加密视频识别方法

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计算机学报 2024年第7期47卷 1640-1664页

作者：吴桦倪珊珊罗浩程光胡晓艳东南大学网络空间安全学院南京211189 网络通信与安全紫金山实验室南京211111 网络空间国际治理研究基地(东南大学) 南京211189 江苏省泛在网络安全工程研究中心南京211189

视频流量逐渐在网络中占据主导地位,且视频平台大多对其进行加密传输。虽然加密传输视频可以有效保护用户隐私,但是也增加了监管有害视频传播的难度.现有的加密视频识别方法基于TCP(Transmission Control Protocol)传输协议头部信息和HT... 详细信息

视频流量逐渐在网络中占据主导地位,且视频平台大多对其进行加密传输。虽然加密传输视频可以有效保护用户隐私,但是也增加了监管有害视频传播的难度.现有的加密视频识别方法基于TCP(Transmission Control Protocol)传输协议头部信息和HTTP/1.1(Hypertext Transfer Protocol Version1.1)的传输模式,提取应用层音视频数据单元传输长度序列来实现视频识别.但是随着基于UDP(User Datagram Protocol)的QUIC(Quick UDP Internet Connections)协议及基于QUIC实现的HTTP/3(Hypertext Transfer Protocol Version 3)协议应用于视频传输,已有方法不再适用.HTTP/3协议缺少类似TCP的头部信息,且使用了多路复用机制,并对几乎所有数据进行了加密,此外,视频平台开始使用多片段合并分发技术,这给从网络流量中精准识别加密视频带来了巨大挑战。本文基于HTTP/3协议中的控制信息特征,提出了从HTTP/3加密视频流中提取数据传输特征并进行修正的方法,最大程度复原出应用层音视频长度特征.面向多片段合并分发导致的海量匹配问题,本文基于明文指纹库设计了键值数据库来实现视频的快速识别.实验结果表明,本文提出的基于HTTP/3传输特性的加密视频识别方法能够在包含36万个真实视频指纹的YouTube大规模指纹库中达到接近99%的准确率,100%的精确率以及99.32%的F1得分,对传输过程中加人了填充顿的Facebook平台,在包含28万个真实视频指纹的大规模指纹库中达到95%的准确率、100%的精确率以及96.45%的F1得分,在具有同样特性的Instagram平台中,最高可达到97.57%的F1得分,且本方法在所有指纹库中的平均视频识别时间均低于0.4秒.本文的方法首次解决了使用HTTP/3传输的加密视频在大规模指纹库场景中的识别问题,具有很强的实用性和通用性.

关键词： HTTP/3协议 QUIC协议基于HTTP的动态自适应流媒体视频识别加密流量

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网络操作系统的研究进展与展望

北京邮电大学学报 2024年第2期47卷 1-10页

作者：黄韬谈沙谢人超刘韵洁北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

网络操作系统是突破广域大规模网络可管不可控局限的关键,是提供智能、安全、柔性、可定制网络能力的网络大脑,也是推动互联网从消费型向生产型演进的核心技术。为实现网络可管可控的目标,分析了当前与网络操作系统相关的研究进展,提出... 详细信息

网络操作系统是突破广域大规模网络可管不可控局限的关键,是提供智能、安全、柔性、可定制网络能力的网络大脑,也是推动互联网从消费型向生产型演进的核心技术。为实现网络可管可控的目标,分析了当前与网络操作系统相关的研究进展,提出了其概念内涵和体系架构。将网络操作系统自底向上分为网元操作系统、大网级操作系统和云网操作系统三层,系统地探讨了数据平面-控制平面-服务平面的架构,攻克了大规模确定性传输、新型传输控制协议和超强算力网络等关键技术,揭示了网络操作系统的目标和发展趋势,并总结了潜在的应用场景。

关键词：未来网络网络操作系统云网融合服务定制

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面向加密流量的社交软件用户行为识别

计算机研究与发展 2024年第9期61卷 2321-2333页

作者：吴桦王磊黄瑞琪程光胡晓艳东南大学网络空间安全学院南京211189 网络通信与安全紫金山实验室南京211111 网络空间国际治理研究基地(东南大学) 南京211189 江苏省泛在网络安全工程研究中心(东南大学) 南京211189

随着智能终端和社交网络越来越融入人们的日常生活,针对社交软件的用户行为识别在网络管理、网络环境监管和市场调研等方面发挥越来越重要的作用.社交软件普遍使用端到端加密协议进行加密数据传输,现有方法通常提取加密数据的统计特征... 详细信息

随着智能终端和社交网络越来越融入人们的日常生活,针对社交软件的用户行为识别在网络管理、网络环境监管和市场调研等方面发挥越来越重要的作用.社交软件普遍使用端到端加密协议进行加密数据传输,现有方法通常提取加密数据的统计特征进行行为识别.但这些方法识别的性能不稳定且需要的数据量多,这些缺点影响了方法的实用性.提出了一种面向加密流量的社交软件用户行为识别方法.首先,从加密流量中识别出稳定的控制流数据,并提取控制服务数据分组负载长度序列.然后设计了2种神经网络模型,用于自动从控制流负载长度序列中提取特征,细粒度地识别用户行为.最后,以WhatsApp为例进行了实验,2种神经网络模型对WhatsApp用户行为的识别精准率、召回率和F1-score均超过96%.与类似工作的实验比较证明了该方法识别性能的稳定性,此外,该方法能够通过很少的控制流数据分组达到较高的识别精准率,对实时行为识别的研究具有重要的现实意义.

关键词：社交网络用户行为服务频次控制流长度序列

区块链增强的低空智联网可信协作架构及集群构建策略

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数据采集与处理 2024年第1期39卷 71-82页

作者：乐煜炜江锐江毅恒王家恒东南大学信息科学与工程学院南京211189 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

低空生态的繁荣不断推动智能网络服务由平面向低空三维立体方向转变,低空业务呈现出规模化、协同化和智能化等演进态势,对低空智联网跨域设备协作能力、任务处理效率、数据安全性及操作可信性等提出了较严苛要求。集群式多设备联合计算... 详细信息

低空生态的繁荣不断推动智能网络服务由平面向低空三维立体方向转变,低空业务呈现出规模化、协同化和智能化等演进态势,对低空智联网跨域设备协作能力、任务处理效率、数据安全性及操作可信性等提出了较严苛要求。集群式多设备联合计算协作可提升低空智联网中复杂化大规模任务的处理效率,然而现有模式仍存在跨域设备协作困难、安全可信性缺乏保障以及资源调度灵活性不足等问题。区块链具有数据及操作不可篡改、公开透明和集体维护等特性,尤为适合在多方参与的低空智联环境中建立高效协作信任。本文提出区块链增强的低空智联网可信协作架构,为低空多源异构智联设备提供链上跨域协作计算与状态同步渠道,并设计深度融合集群任务处理流程的多级共识协议,保障低空智联网协作集群式计算服务的安全性与可信性。针对低空智联网中协作集群链上同步状态的时效性开展分析,并据此提出一种基于排队模型的低空智联协作节点链上状态修正算法与高效集群构建策略,保障链上协作任务处理效率。仿真结果表明所提架构及方案可有效提升低空智联网中协作任务处理效率和资源利用率等性能。

关键词：区块链低空智联网共识协议排队模型信息年龄

一种基于Polar译码度量选择的第三方高效PDCCH盲检方法

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Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第1期40卷 97-104页

作者：王霄峻马晓静黄钰华东南大学移动通信国家重点实验室南京211189 东南大学移动信息通信与安全前沿科学中心南京211189 紫金山实验室南京211111

为研究和设计面向第三方场景的高效盲检方法,提出了一种基于Polar译码度量选择的第三方高效PDCCH盲检方法,其技术路线包括Polar译码算法与物理的下行控制信道(PDCCH)盲检算法2个板块.基于Polar译码盲检算法,引入一种基于下行控制信息(D... 详细信息

为研究和设计面向第三方场景的高效盲检方法,提出了一种基于Polar译码度量选择的第三方高效PDCCH盲检方法,其技术路线包括Polar译码算法与物理的下行控制信道(PDCCH)盲检算法2个板块.基于Polar译码盲检算法,引入一种基于下行控制信息(DCI)长度的Polar译码度量,提出了改进的基于Polar译码度量选择的第三方盲检方法.基于PDCCH盲检算法,引入一种重排序盲检算法.将改进的Polar译码算法与重排序盲检算法有机结合,提出面向第三方场景的高效PDCCH盲检方法.基于MATLAB平台搭建5G PDCCH盲检仿真链路,对所提方法进行验证与分析.结果表明,该方法能够同时有效减小PDCCH盲检次数与DCI候选长度数量,在保证目标捕获准确率的前提下提高盲检效率.

关键词： Polar译码物理的下行控制信道盲检下行控制信息

面向加密恶意流量检测模型的堆叠集成对抗防御方法

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计算机应用 2024年

作者：陈瑞龙胡涛卜佑军伊鹏胡先君乔伟战略支援部队信息工程大学信息技术研究所网络通信与安全紫金山实验室

当前，基于深度学习的流量分类模型已广泛应用于加密恶意流量分类，然而深度学习模型所面临的对抗样本攻击问题严重影响了它的检测精度和可用性。为此提出一种面向加密恶意流量检测模型的堆叠集成对抗防御方法 D-SE(DetectorStackingEns... 详细信息

当前，基于深度学习的流量分类模型已广泛应用于加密恶意流量分类，然而深度学习模型所面临的对抗样本攻击问题严重影响了它的检测精度和可用性。为此提出一种面向加密恶意流量检测模型的堆叠集成对抗防御方法 D-SE(DetectorStackingEnsemble)。D-SE采用堆叠集成（StackingEnsemble）学习框架，分为对抗防御层和决策层。对抗防御层用于检测潜在的对抗攻击流量样本，该层设计了由残差网络（ResNet）、CNN-LSTM、Vision Transformer 3种分类器以及多层感知机组成的对抗攻击检测器，多层感知机根据分类器预测概率分布检测是否发生对抗攻击。为提高检测器的对抗样本检测效果，对检测器进行对抗训练。在决策层中设计了一种基于投票和权重机制的联合决策模块，通过择多判决机制和高权重者优先机制避免最终预测结果过度依赖部分分类器。在USTC-TFC2016数据集上对D-SE性能进行测试，在非对抗环境下，D-SE准确率达到96%以上。在白盒攻击环境下，D-SE的准确率达到89%以上，实验结果表明D-SE具有一定的对抗防御能力。

关键词：恶意流量分类深度学习对抗攻击防御机制堆叠集成学习框架

二元思维在初中议论文写作中的运用——以九年级上册第五单元“知足与快乐”写作为例

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语文建设 2024年第13期 72-74页

作者：卢伟民福建省龙岩紫金山实验学校

初中生议论文写作常常会出现无法完篇的现象,引进“二元思维”训练能有效提高学生的思维能力,帮助学生克服畏难情绪。常见的“二元”,既可以是对立的思考,也可以是彼此独立的、相关的、多维度的思考。具体的操作过程为:厘清概念,打开思... 详细信息

初中生议论文写作常常会出现无法完篇的现象,引进“二元思维”训练能有效提高学生的思维能力,帮助学生克服畏难情绪。常见的“二元”,既可以是对立的思考,也可以是彼此独立的、相关的、多维度的思考。具体的操作过程为:厘清概念,打开思路,确定中心;围绕观点,选择实例,有理有据;提供支架,展开合理论证。这样学生就能写出中心突出、内容充实、逻辑缜密、论证合理的作文,进而突破写作困境,完成写作任务。

关键词：议论文思维训练二元思维

超100 Gbit/s光纤无线融合传输技术进展(特邀)

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光通信研究 2024年第1期1期(12)卷 30-41页

作者：高爽张教朱敏东南大学移动通信全国重点实验室南京210096 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

光纤通信与大容量高频无线通信深度融合是未来第六代移动通信(6G)的核心技术底座,对于构建“沉浸式通信、泛在连接、通信人工智能(AI)一体化”等6G典型场景具有重要意义。文章梳理了优化光纤无线融合传输系统架构和提升频谱效率的主流... 详细信息

光纤通信与大容量高频无线通信深度融合是未来第六代移动通信(6G)的核心技术底座,对于构建“沉浸式通信、泛在连接、通信人工智能(AI)一体化”等6G典型场景具有重要意义。文章梳理了优化光纤无线融合传输系统架构和提升频谱效率的主流技术及其实现方案,对研发团队在这些方面取得的部分进展进行了总结。首先,面向新一代沉浸式通信的大容量需求,借助商用数字相干光模块(DCO),提出了一种“光纤-无线-光纤”一体融合传输系统新型架构,率先完成了光子太赫兹100/200/400 GbE实时无线传输通信实验,最高实现了2×240.558 Gbit/s的线路速率;其次,面向覆盖范围广和灵活部署的应用场景,将数字副载波复用(DSCM)技术引入光纤无线融合接入系统,文章设计并搭建出同时支持最多32路固定宽带接入和32路W波段毫米波无线接入的点对多点(P2MP)100 Gbit/s相干无源光网络(PON),能够灵活调整速率且便于后续迭代升级;最后,面向通信AI一体化需求,提出了一种基于似然感知的矢量量化(VQ)变分自编码器(VAE),基于AI技术对光纤无线融合通信系统进行端到端优化,在无需太赫兹功率放大器的情况下,成功演示了净速率为366.4 Gbit/s的双偏振(DP)2×2多输入多输出(MIMO)太赫兹信号6.5 m无线传输和20 km标准单模光纤(SSMF)传输。上述技术在未来6G典型场景中具有巨大的应用潜力,此外,文章还从大容量、长距离、集成化和智能化等方向对超100 Gbit/s光纤无线融合传输技术进行了展望。

关键词：光纤无线融合传输数字副载波复用无源光网络端到端智能星座整形

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