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Thèse Année : 2006

Secure multicast routing infrastructure : the network operator point of view

Infrastructure sécurisée de routage multipoint : le point de vue de l'opérateur réseau

Résumé

Multicast is a promising technology for the distribution of streaming media, bulk data and many other added-value applications, yet the deployment of multicast still in its infancy. Providing security is still one of the main challenge that hinders the introduction of multicast in the existing infrastructure. It is therefore critical to provide sound security mechanisms that can protect the ISPs and the carriers infrastructure against multicast threats and allow them in the same time to get all the benefits of introducing multicast in their networks. This work considers one of the most challenging features of multicast deployment : the security of the multicast routing infrastructure. In this thesis we adopt the security from the multicast Network Operator's viewpoint. The kind of security required by a network operator, who manages and operates the multicast routing infrastructure, largely differs from that of end-toend security. More specifically, the operator is concerned by service continuity no matter what happens. In other words, the operator wants the group communication service provided to its clients (i.e. end users or other network operators with whom has peering relationships) must be operational at any time, in spite of anomalies in the multicast flows, no matter whether they are intentional (i.e. are the result of deliberate attacks) or not (e.g. are caused by a misbehaving component). While many theoretically ideal proposals have been done to secure the routing protocols, they have rarely been accepted by the operators community. For instance, because they require to modify existing and widely deployed protocols, or they introduce heavy authentication mechanisms, which is in practice almost impossible to deploy in legacy networks, and even infeasible, since a corrupted host may be the source of a DoS attack, even if it has been authenticated. In this thesis analyze in depth the threats to the multicast infrastructure. We show that the vulnerability of the multicast model comes largely from the edge. More specifically, several attacks arise from the use of group management protocols, IGMP for IPv4 and MLD for IPv6. In the light of this analysis, we introduce and evaluate a simple, yet efficient filtering approach to thwart some DoS attacks that are based on IGMP or MLD flooding, and that threaten the whole operator's infrastructure. A key feature of our proposal is that it follows a realistic and pragmatic approach, and in particular it does not require any modification to the existing, widely deployed protocols.
Le multicast est un mécanisme efficace qui permet à un grand nombre de récepteurs de recevoir le même contenu puisqu'un paquet traverse une fois et une seule un lien donné. Le multicast a été étudié de longue date et pourtant à ce jour aucun déploiement à grande échelle n'a eu lieu. Aujourd'hui l'une des raisons du non déploiement du multicast auprès des opérateurs de réseaux est la problématique de la sécurité. Or, deux niveaux complémentaires de sécurité doivent être considérés : (1) la sécurité applicative qui est essentiellement la préoccupation des clients finaux et les fournisseurs de contenu, et (2) la sécurité de l'infrastructure de routage multicast, qui est la préoccupation de l'opérateur de réseau.
Ce travail considère la sécurité de l'infrastructure multicast du point de vue de l'opérateur de réseau. Or, l'opérateur est essentiellement concerné par un problème de « continuité de service en toutes circonstances », même dans le cas ou son réseau est victime d'une attaque.
Dans cette thèse nous identifions les attaques possibles, nous les classons selon leur dangerosité pour l'opérateur, et identifions divers mécanismes de sécurité pour y faire face. Cette étude révèle que l'infrastructure est fortement vulnérable aux attaques DoS consommant les ressources de réseau, ce dernier devenant alors lent voir indisponible. Ces attaques sont faciles à lancer de la périphérie de réseau (intentionnellement ou non) en utilisant les protocoles de gestion de groupe IGMP/MLD. Notre étude révèle également les limites des approches proposées pour répondre à ces attaques. A la lumière de l'analyse détaillée de la problématique, des vulnérabilités, et des solutions actuelles, nous proposons une nouvelle approche pour aider le réseau de l'opérateur à se défendre contre les attaques basées sur IGMP ou MLD. Notre proposition suit une approche pragmatique et flexible, qui garantit qu'elle sera facilement déployée dans les infrastructures existantes, et vise également à protéger les clients légitimes en cas d'attaque.
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Dates et versions

tel-00406511 , version 1 (22-07-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00406511 , version 1

Citer

Zainab Khallouf. Secure multicast routing infrastructure : the network operator point of view. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00406511⟩

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