Security assurance of the computer networks based on software defined network technologies

Abstract

The objectives of thesis include analysis of existing methods and technologies for security assurance of computer networks, elaboration of algorithms and topologies for increasing the security assuring level of computer networks and efficiency evaluation of the proposed topologies for computer network security assuring. Scientific novelty and originality of the obtained results are reflected in a new framework that assures the security of SDN and uses different techniques combined together to deal with the single point of failure in the SDN architecture, adds a defense mechanism by injecting the attacking source with botnets. And the usage of Petri Nets modeling technique to figure out the best outcome of the proposed topologies and to get different performance parameters that are translated to equations based on that modeling of those specific topologies to determine the one with the best performance in terms of cost saving and deterrence to cyber-threats like DoS/DDoS attacks. Important scientific solved problem consists in elaboration of a new suite of algorithms and SDN controllers’ topologies to increase the security level of SDN and elaboration of the theoretical assessment of computer networks’ security level.

Obiectivele tezei includ analiza metodelor și tehnologiilor existente pentru asigurarea securității rețelelor de calculatoare, elaborarea algoritmilor și topologiilor pentru creșterea nivelului asigurării securității rețelelor de calculatoare și evaluarea eficienței topologiilor propuse pentru asigurarea securității rețelelor de calculatoare. Noutatea științifică și originalitatea rezultatelor obținute sunt reflectate într-un cadru nou care asigură securitatea SDN și folosește diferite tehnici combinate pentru a face față punctului unic de eșec în arhitectura SDN, prevede un mecanism de apărare prin injectarea sursei de atac cu botnetele și utilizarea tehnicii de modelare a rețelelor Petri pentru a determina eficacitatea topologiilor propuse și a obține parametri de performanță, utilizați în ecuații bazate pe modelarea topologiilor specifice în ceea ce privește economisirea costurilor și descurajarea amenințărilor cibernetice precum atacurile DoS/DDoS. Problema științifică importantă rezolvată constă în elaborarea unui nou set de algoritmi și topologii de controlere SDN pentru creșterea nivelului de securitate al SDN și elaborarea metodologiei de evaluare a nivelului de securitate al rețelelor de calculatoare.

Задачи диссертации включают в себя анализ существующих методов и технологий обеспечения безопасности компьютерных сетей, pазработка алгоритмов и топологий для обеспечения безопасности компьютерных сетей и определение параметров оценки эффективности предлагаемых топологий обеспечения безопасности компьютерных сетей. Научная новизна и оригинальность полученных результатов отражены в новой структуре, которая обеспечивает безопасность SDN и использует различные методы, объединенные вместе, чтобы справиться с единственной точкой отказа в архитектуре SDN, добавляет защитный механизм, вводя атакующий источник с ботнетами, использование метода моделирования сетей Петри для определения наилучшего результата предлагаемых топологий и получения различных параметров производительности, которые используются в уравнениях, основанных на этом моделировании этих конкретных топологий, чтобы определить производительность с учетом экономии затрат и сдерживания киберугроз, таких как DoS/DDoS-атаки. Важной научной решаемой проблемой является разработка нового набора алгоритмов и топологий контроллеров SDN для повышения уровня безопасности SDN и разработка теоретической оценки уровня безопасности компьютерных сетей. Практическая ценность работы определяется разработанной структурой, которая представляет собой важный вклад в сообщество SDN, предлагая несколько новых топологий SDN для решения проблемы централизации и защиты соединения между контроллерами SDN. Tакже обеспечивается лучшая визуализация уровня безопасности конкретной сети путем измерения его с помощью различных математических инструментов, основанных на предлагаемых параметрах.