针对P2P视频直播系统的Eclipse延迟攻击与防御研究

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随着Internet的飞速发展,利用网络来低廉地进行视频直播已经从实验阶段走向了实用阶段,广泛应用于生产生活的各个方面,例如视频群聊、远程会议等,甚至传统的电视媒体也在积极地采用网络来进行节目播出。  为了减轻服务器的负担,网络视频直播系统普遍采用了对等网络(Peer to Peer,P2P)技术。与电驴(eMule)、BitTorrent(BT)等传统的P2P文件共享系统相比,P2P视频直播系统对数据的实时性具有更高的要求,成为了一个易受攻击的薄弱环节。而且对实时性进行的攻击,即延迟攻击,具有很强的隐蔽性,对于类似PPLive、PPStream等大型商用P2P视频直播系统来说潜在危害极大。本文对这一安全威胁进行了理论研究和实验测量,并提出了防护策略,主要工作包括:  1.调研主流P2P视频直播系统工作原理,在此基础上构建了一个系统模型,分析总结了P2P视频直播系统在实时安全方面的脆弱性,尤其是面对Eclipse延迟攻击时的脆弱性。进而提出其可能遭受的三种Eclipse延迟攻击,并对这些攻击产生的影响进行分析预测。  2.针对Eclipse延迟攻击的特点提出两种高可用性的防御策略,即增强型的信誉机制和提高路由表动态性,以应对P2P视频直播系统中的Eclipse延迟攻击,分析预测这些策略的防御效果。  3.在欧洲NAPA-WINE研究计划之一的PeerStreamer项目上实现了上述Eclipse延迟攻击,在全球分布式实验平台PlanetLab上进行实验,证明这些攻击方法具有较大的威胁性。同时实验了针对这些攻击的防御策略,证明其可以有效提高系统的健壮性和安全性。  攻防实验表明,在PlanetLab上运行的拥有1000个节点的P2P视频直播系统中,如果攻击者数量达到20%,就能对另20%的目标发起有效攻击,使其播放率从0.9下降至0.6~0.7,证明对于PeerStreamer这样现实中运行的系统,Eclipse延迟攻击具有很大的破坏性,应当引起其它运营中的P2P视频直播系统警惕。  在为一半的被攻击节点应用了本文提出的防御措施之后,实验表明这些节点的播放率显著回升,达到0.8左右,甚至超过未受攻击的节点播放率水平,可见这些措施可以大大提高P2P视频直播系统的健壮性和安全性,值得被各系统借鉴和采用。
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