《软件定义安全》之二：SDN/NFV环境中的安全问题

第2章 SDN/NFV环境中的安全问题

1.架构安全

SDN强调了控制平面的集中化，从架构上颠覆了原有的网络管理，所以SDN的架构安全就是首先要解决的问题。例如，SDN实现中网络控制器相关的安全问题。

1.1 SDN架构的安全综述

从网络安全的角度，SDN带来了网络架构的革新，也引入了新的安全威胁和挑战。从架构层面来看，新引入的SDN控制器由于逻辑集中的特点，自然易成为攻击的对象；开放的API接口也使应用层的安全威胁将扩散到控制层，进一步威胁到基础设施层承载的用户业务；SDN控制层和基础设施层之间新引入的协议，如OpenFlow协议及其实现，需要经过长期的安全评测；在基础设施层，SDN交换机在控制器的控制下完成流转发，SDN数据流也可能面临由南向协议、控制层相关的安全问题导致的威胁。

1.2 集中控制平面：SDN引入的新问题

控制器承载着网络环境中的所有控制功能，其安全性直接关系着网络服务的可用性、可靠性和数据安全性。攻击者一旦成功实施了对控制器的攻击，将造成网络服务的大面积瘫痪，影响控制器覆盖的整个网络范围。同时，控制器具有全局视野，它从各交换机收集了全局拓扑，甚至全局流信息。
脆弱的SDN控制器的具体安全风险如下。

1. 可通过流的重定向使流绕过安全策略所要求的安全机制，从而使安全机制失效。
2. 如DNS查询被破坏，使业务流无法建立；只通过SDN控制器就可改变流转发路径，将大量的数据流发往被攻击节点；
3. 中间人攻击，非安全的控制通道容易受到中间人攻击。
4. 流的完整性被破坏，如插入恶意代码。

因此，控制平面的安全是SDN安全首先要解决的问题。下面从针对控制器的主要威胁入手，分析它们的威胁方式、影响及相应的解决对策。

攻击者利用控制器安全漏洞或南向协议（如OpenFlow）实施拒绝服务攻击

当数据包到达SDN交换机时，交换机对包的处理流程如下图所示。当包不匹配所有流表中的所有流表项时，交换机将包通过与控制器间的安全信道转发给控制器处理；当匹配了任一条流表项时，则检测流表项中的actions字段，根据该字段中指定的操作动作，对此包进行相应处理。这个处理流程，使得通过数据平面对控制平面的控制器进行攻击成为可能。