Security attacks and solutions on SDN control plane: A survey

Abstract

Sommario Software Defined Networks (SDN) è un modello di rete programmabile aperto promosso da ONF , che è stato un fattore chiave per le recenti tendenze tecnologiche. SDN esplora la separazione dei dati e del piano di controllo . Diversamente dai concetti passati, SDN introduce l’idea di separazione del piano di controllo (decisioni di instradamento e traffico) e piano dati (decisioni di inoltro basate sul piano di controllo) che sfida l’integrazione verticale raggiunta dalle reti tradizionali, in cui dispositivi di rete come router e switch accumulano entrambe le funzioni. SDN presenta alcuni vantaggi come la gestione centralizzata e la possibilità di essere programmato su richiesta. Oltre a questi vantaggi, SDN presenta ancora vulnerabilità di sicurezza e, tra queste,le più letali prendono di mira il piano di controllo. Come i controllers che risiedono sul piano di con- trollo gestiscono l’infrastruttura e i dispositivi di rete sottostanti (es. router/switch), anche qualsiasi insicurezza, minacce, malware o problemi durante lo svolgimento delle attività da parte del controller, possono causare interruzioni dell’intera rete. In particolare, per la sua posizione centralizzata, il con- troller SDN è visto come un punto di fallimento. Di conseguenza, qualsiasi attacco o vulnerabilità che prende di mira il piano di controllo o il controller è considerato fatale al punto da sconvolgere l’intera rete. In questa tesi, le minacce alla sicurezza e gli attacchi mirati al piano di controllo (SDN) sono identificati e classificati in diversi gruppi in base a come causano l’impatto sul piano di controllo. Per ottenere risultati, è stata condotta un’ampia ricerca bibliografica attraverso uno studio appro- fondito degli articoli di ricerca esistenti che discutono di una serie di attacchi e delle relative soluzioni per il piano di controllo SDN. Principalmente, come soluzioni intese a rilevare, mitigare o proteggere il (SDN) sono stati presi in considerazione le potenziali minacce gli attachi al piano di controllo. Sulla base di questo compito, gli articoli selezionati sono stati classificati rispetto al loro impatto potenziale sul piano di controllo (SDN) come diretti e indiretti. Ove applicabile, è stato fornito un confronto tra le soluzioni che affrontano lo stesso attacco. Inoltre, sono stati presentati i vantaggi e gli svantaggi delle soluzioni che affrontano diversi attacchi . Infine, una discussione sui risultati e sui esitti ottenuti durante questo processo di indagine e sono stati affrontatti suggerimenti di lavoro futuri estratti du- rante il processo di revisione. Parole chiave : SDN, Sicurezza, Piano di controllo, Denial of Service, Attacchi alla topologiaAbstract Software Defined Networks (SDN) is an open programmable network model promoted by ONF that has been a key-enabler of recent technology trends. SDN explores the separation of data and control plane. Different from the past concepts, SDN introduces the idea of separation of the control plane (routing and traffic decisions) and data plane (forwarding decisions based on the control plane) that challenges the vertical integration achieved by the traditional networks, in which network devices such as router and switches accumulate both functions. SDN presents some advantages such as centralized management and the ability to be programmed on demand. Apart from these benefits, SDN still presents security vulnerabilities and among them, the most lethal ones are targeting the control plane. As the controllers residing on the control plane manages the underlying networking infrastructure and devices (i.e., routers/switches), any security threat, malware, or issues during the carrying out of activities by the controller can lead to disruption of the entire network. In particular, due to its centralized position, the (SDN) controller is seen as a single point of failure. As a result, any attack or vulnerability targeting the control plane or controller is considered fatal to the point of disrupting the whole network. In this thesis, the security threats and attacks targeting the (SDN) control plane are identified and categorized into different groups by considering how they cause an impact to the control plane. To obtain results, extensive literature research has been carried out by performing an in-depth study of the existing research articles that discusses an array of attacks and their corresponding solutions for the (SDN) control plane. Mainly, the solutions intended to detect, mitigate, or protect the (SDN) control plane against potential threats and attacks have been considered. On basis of this task, the potential articles selected were categorized with respect to their impact to the (SDN) control plane as direct and indirect. Where applicable a comparison of the solutions addressing the same attack has been provided. Moreover, the advantages and disadvantages of the solutions addressing the respective attacks are presented. Finally, a discussion regarding the findings and results obtained during this su- veying process and future work suggestions extracted during the review process have been discussed. Keywords: SDN, Security, Control Plane, Denial of Service, Topology Attacks, Openflo