Towards Protection Against Low-Rate Distributed Denial of Service Attacks in Platform-as-a-Service Cloud Services

Nowadays, the variety of technology to perform daily tasks is abundant and different business and people benefit from this diversity. The more technology evolves, more useful it gets and in contrast, they also become target for malicious users. Cloud Computing is one of the technologies that is being adopted by different companies worldwide throughout the years. Its popularity is essentially due to its characteristics and the way it delivers its services. This Cloud expansion also means that malicious users may try to exploit it, as the research studies presented throughout this work revealed. According to these studies, Denial of Service attack is a type of threat that is always trying to take advantage of Cloud Computing Services. Several companies moved or are moving their services to hosted environments provided by Cloud Service Providers and are using several applications based on those services. The literature on the subject, bring to attention that because of this Cloud adoption expansion, the use of applications increased. Therefore, DoS threats are aiming the Application Layer more and additionally, advanced variations are being used such as Low-Rate Distributed Denial of Service attacks. Some researches are being conducted specifically for the detection and mitigation of this kind of threat and the significant problem found within this DDoS variant, is the difficulty to differentiate malicious traffic from legitimate user traffic. The main goal of this attack is to exploit the communication aspect of the HTTP protocol, sending legitimate traffic with small changes to fill the requests of a server slowly, resulting in almost stopping the access of real users to the server resources during the attack. This kind of attack usually has a small time window duration but in order to be more efficient, it is used within infected computers creating a network of attackers, transforming into a Distributed attack. For this work, the idea to battle Low-Rate Distributed Denial of Service attacks, is to integrate different technologies inside an Hybrid Application where the main goal is to identify and separate malicious traffic from legitimate traffic. First, a study is done to observe the behavior of each type of Low-Rate attack in order to gather specific information related to their characteristics when the attack is executing in real-time. Then, using the Tshark filters, the collection of those packet information is done. The next step is to develop combinations of specific information obtained from the packet filtering and compare them. Finally, each packet is analyzed based on these combinations patterns. A log file is created to store the data gathered after the Entropy calculation in a friendly format. In order to test the efficiency of the application, a Cloud virtual infrastructure was built using OpenNebula Sandbox and Apache Web Server. Two tests were done against the infrastructure, the first test had the objective to verify the effectiveness of the tool proportionally against the Cloud environment created. Based on the results of this test, a second test was proposed to demonstrate how the Hybrid Application works against the attacks performed. The conclusion of the tests presented how the types of Slow-Rate DDoS can be disruptive and also exhibited promising results of the Hybrid Application performance against Low-Rate Distributed Denial of Service attacks. The Hybrid Application was successful in identify each type of Low-Rate DDoS, separate the traffic and generate few false positives in the process. The results are displayed in the form of parameters and graphs.Actualmente, a variedade de tecnologias que realizam tarefas diárias é abundante e diferentes empresas e pessoas se beneficiam desta diversidade. Quanto mais a tecnologia evolui, mais usual se torna, em contraposição, essas empresas acabam por se tornar alvo de actividades maliciosas. Computação na Nuvem é uma das tecnologias que vem sendo adoptada por empresas de diferentes segmentos ao redor do mundo durante anos. Sua popularidade se deve principalmente devido as suas características e a maneira com o qual entrega seus serviços ao cliente. Esta expansão da Computação na Nuvem também implica que usuários maliciosos podem tentar explorá-la, como revela estudos de pesquisas apresentados ao longo deste trabalho. De acordo também com estes estudos, Ataques de Negação de Serviço são um tipo de ameaça que sempre estão a tentar tirar vantagens dos serviços de Computação na Nuvem. Várias empresas moveram ou estão a mover seus serviços para ambientes hospedados fornecidos por provedores de Computação na Nuvem e estão a utilizar várias aplicações baseadas nestes serviços. A literatura existente sobre este tema chama atenção sobre o fato de que, por conta desta expansão na adopção à serviços na Nuvem, o uso de aplicações aumentou. Portanto, ameaças de Negação de Serviço estão visando mais a camada de aplicação e também, variações de ataques mais avançados estão sendo utilizadas como Negação de Serviço Distribuída de Baixa Taxa. Algumas pesquisas estão a ser feitas relacionadas especificamente para a detecção e mitigação deste tipo de ameaça e o maior problema encontrado nesta variante é diferenciar tráfego malicioso de tráfego legítimo. O objectivo principal desta ameaça é explorar a maneira como o protocolo HTTP trabalha, enviando tráfego legítimo com pequenas modificações para preencher as solicitações feitas a um servidor lentamente, tornando quase impossível para usuários legítimos aceder os recursos do servidor durante o ataque. Este tipo de ataque geralmente tem uma janela de tempo curta mas para obter melhor eficiência, o ataque é propagado utilizando computadores infectados, criando uma rede de ataque, transformando-se em um ataque distribuído. Para este trabalho, a ideia para combater Ataques de Negação de Serviço Distribuída de Baixa Taxa é integrar diferentes tecnologias dentro de uma Aplicação Híbrida com o objectivo principal de identificar e separar tráfego malicioso de tráfego legítimo. Primeiro, um estudo é feito para observar o comportamento de cada tipo de Ataque de Baixa Taxa, a fim de recolher informações específicas relacionadas às suas características quando o ataque é executado em tempo-real. Então, usando os filtros do programa Tshark, a obtenção destas informações é feita. O próximo passo é criar combinações das informações específicas obtidas dos pacotes e compará-las. Então finalmente, cada pacote é analisado baseado nos padrões de combinações feitos. Um arquivo de registo é criado ao fim para armazenar os dados recolhidos após o cálculo da Entropia em um formato amigável. A fim de testar a eficiência da Aplicação Híbrida, uma infra-estrutura Cloud virtual foi construída usando OpenNebula Sandbox e servidores Apache. Dois testes foram feitos contra a infra-estrutura, o primeiro teste teve o objectivo de verificar a efectividade da ferramenta proporcionalmente contra o ambiente de Nuvem criado. Baseado nos resultados deste teste, um segundo teste foi proposto para verificar o funcionamento da Aplicação Híbrida contra os ataques realizados. A conclusão dos testes mostrou como os tipos de Ataques de Negação de Serviço Distribuída de Baixa Taxa podem ser disruptivos e também revelou resultados promissores relacionados ao desempenho da Aplicação Híbrida contra esta ameaça. A Aplicação Híbrida obteve sucesso ao identificar cada tipo de Ataque de Negação de Serviço Distribuída de Baixa Taxa, em separar o tráfego e gerou poucos falsos positivos durante o processo. Os resultados são exibidos em forma de parâmetros e grafos

Scalable Automation of Online Network Attack Characterization

Cyber attacks to enterprise networks and critical infrastructures are becoming more prevalent and diverse. Timely recognition of attack strategies and behaviors will assist analysts or resilient network defense systems in deploying effective means in anticipation of future threats. An attack can be characterized by the sequences of observed events that are relevant to critical assets. Earlier work has developed a semi-supervised learning framework to process large-scale events and extract attack behaviors. While the framework is designed to support online processing, the implementation requires extension and restructuring to support scalable automation of sustainable online network attack characterization. This work builds upon the semi-supervised Bayesian classification framework, and aims at providing a modular and scalable system that supports a variety of features to describe attacks, ranging from packet level information to metadata produced by sensors, such as Snort and Bro. The system will continuously process data streams, generating newly learned models, as well as record critical information of aged behavior models. These behavior models will reflect the attack strategies that are relevant to the critical assets, enhancing the situational awareness and enabling predictive and resilient network defense. The accuracy of the models is demonstrated through comparisons to network topologies and scenarios provided from the source of the dataset utilized. These scenarios often encapsulate multiple complex network attack behaviors allowing for more realistic representations of network traffic over time and better test cases for experimentation

The Cloud-to-Thing Continuum

The Internet of Things offers massive societal and economic opportunities while at the same time significant challenges, not least the delivery and management of the technical infrastructure underpinning it, the deluge of data generated from it, ensuring privacy and security, and capturing value from it. This Open Access Pivot explores these challenges, presenting the state of the art and future directions for research but also frameworks for making sense of this complex area. This book provides a variety of perspectives on how technology innovations such as fog, edge and dew computing, 5G networks, and distributed intelligence are making us rethink conventional cloud computing to support the Internet of Things. Much of this book focuses on technical aspects of the Internet of Things, however, clear methodologies for mapping the business value of the Internet of Things are still missing. We provide a value mapping framework for the Internet of Things to address this gap. While there is much hype about the Internet of Things, we have yet to reach the tipping point. As such, this book provides a timely entrée for higher education educators, researchers and students, industry and policy makers on the technologies that promise to reshape how society interacts and operates