基于Ryu 防火墙的检测和解决异常入侵的流量

• 基于Ryu 防火墙的检测和解决异常入侵的流量
• • 防火墙规则
  • 实验仿真环节：
  • • 1.下载代码到本地
    • 2.安装相关依赖库
    • 3.设置openflow1.3
    • 4.启动控制器
    • • 异常检测：
      • 异常解决：
      • 规则合并：
    • 防火墙规则树：
  • 结论

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基于Ryu 防火墙的检测和解决异常入侵的流量

防火墙规则

规则被定义为一组标准和当数据包匹配标准时要执行的操作。Ryu防火墙规则的标准包括：元素 VLAN、优先级、输入交换机端口、以太网源、以太网目标、以太网帧类型、IP 源、IP 目标、IPv6 源、IPv6 目标、IP 协议、源端口和目标端口。这些也是OpenFlow Switch Specification 中定义的匹配字段。

防火墙规则是定义网络流量的安全策略。任何错误的规则都会让不需要的流量通过或阻止所需的流量，从而危及系统安全。

两个规则之间的关系是它们匹配的一组数据包之间的关系。假设一个规则匹配A数据包，另一个匹配B数据包。如下几种形式：

（1）不相交：规则中至少有一个标准具有完全不相交的值

（2）完全匹配：规则中的每个条件都完全匹配

（3）包含匹配：一个规则和另一个规则至少有一个标准是彼此的子集，并且对于属性的其余部分，一个等于另一个

（4）相关：两个规则不相交且不包含彼此匹配

两个规则之间可能存在的异常：

• 1.阴影异常：一个规则被另一个规则阴影，如果另一个规则在策略中的规则之前，另一个可以匹配规则匹配的所有数据包并且它们有不同的动作
• 2.相关性异常：两条规则有不同的动作，一个规则匹配一些匹配另一个的数据包，反之亦然
• 3.冗余异常：冗余规则对相同的数据包执行与另一个规则相同的操作

Algorithm TreeInsert该算法解决异常如下：

• 阴影异常：当规则完全匹配时，保留拒绝动作的那个。当规则包含匹配时，使用拒绝操作重新排序规则。
• 相关异常：将规则分解为不相交的部分并将它们插入列表中。在相关规则的共同部分中，保留拒绝操作的部分。
• 冗余异常：删除冗余规则。

实验仿真环节：

1.下载代码到本地

git clone https://github.com/ernie55ernie/Anomaly-Firewall-Rule-Detection-And-Resolution.git

2.安装相关依赖库

cd Anomaly-Firewall-Rule-Detection-And-Resolution/pip install -r requirements.txt

3.设置openflow1.3

新开终端：

sudo ovs-vsctl set Bridge protocols=OpenFlow13

4.启动控制器

新开终端：

sudo ryu-manager rest_firewall.py

防火墙规则格式：

优先级<方向、源IP、源端口、目的IP、目的端口、动作>

运行示例代码：python anomaly_resolver.py

异常检测：

python main.py --path rules/example_rules_1 –detect

伪代码(r s代表了防火墙不同规则)：

old rules list ← read rules from config filenew rules list ← empty listfor all r ∈ old rules list doInsert(r, new rules list)for all r ∈ new rules list **do**for all s ∈ new rules list after r **do**if r ⊂ s **then**if r.action = s.action **then**Remove r from new rules listbreak

异常解决：

python main.py --path rules/example_rules_1 –resolve

伪代码(r s代表了防火墙不同规则)：

if new rules list is empty theninsert r into new rules listelseinserted ← falsefor all s ∈ new rules list doif r and s are not disjoint theninserted ← Resolve(r, s)if inserted = true thenbreakif inserted = false thenInsert r into new rules list

规则合并：

python main.py --path rules/example_rules_2 –merge

伪代码(r s代表了防火墙不同规则)：

1. if r = s then
2. if r.action 	= s.action then
3. set s.action to REJECT and report anomaly
4. else
5. report removal of r
6. return true
7. if r ⊂ s then
8. insert r before s into new rules list and report reordering
9. return true
10. if s ⊂ r then
11. return false
12. Remove s from new rules list
13. Find set of attributes a = {x|r.x 	= s.x}
14. for all ai ∈ a do
15. Split(r, s, ai)
16. if r.action 	= s.action then
17. s.action ← REJECT
18. Insert(s, new rules list)
19. return true
20. 
21. 
22. 
23. 
24. 
25. 

防火墙规则树：

结论

从防火墙策略规则中解决异常流量对于网络安全至关重要，因为异常可能会引入不必要且难以发现的安全漏洞。因此，本文提出了一个自动化的过程来检测和解决这种异常。

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