Security Enforcement through Software Defined Networks (SDN)

Renforcement de la sécurité à travers les réseaux programmables

Zakaria Abou El Houda (1)

1 LIST3N - Laboratoire Informatique et Société Numérique

The original design of Internet did not take into consideration security aspects of the network; the priority was to facilitate the process of communication. Therefore, many of the protocols that are part of the Internet infrastructure expose a set of vulnerabilities that can be exploited by attackers to carry out a set of attacks. Distributed Denial-of-Service (DDoS) represents a big threat and one of the most devastating and destructive attacks plaguing network operators and Internet service providers (ISPs) in stealthy way. Software defined networks (SDN) is an emerging technology that promises to solve the limitations of the conventional network architecture by decoupling the control plane from the data plane. On one hand, the separation of the control plane from the data plane allows for more control over the network and brings new capabilities to deal with DDoS attacks. On the other hand, this separation introduces new challenges regarding the security of the control plane. This thesis aims to deal with DDoS attacks while protecting the resources of the control plane. In this thesis, we contribute to the mitigation of both intra-domain and inter-domain DDoS attacks, and we contribute to the reinforcement of security aspects in SDN.

La conception originale d'Internet n'a pas pris en compte les aspects de sécurité du réseau, l’objectif prioritaire était de faciliter le processus de communication. Par conséquent, de nombreux protocoles de l'infrastructure Internet exposent un ensemble de vulnérabilités. Ces dernières peuvent être exploitées par les attaquants afin de mener un ensemble d’attaques. Les attaques par déni de service distribué (DDoS) représentent une grande menace; DDoS est l'une des attaques les plus dévastatrices causant des dommages collatéraux aux opérateurs de réseau ainsi qu'aux fournisseurs de services Internet. Les réseaux programmables (SDN) ont émergé comme un nouveau paradigme promettant de résoudre les limitations de l’architecture réseau actuelle en découplant le plan de contrôle du plan de données. D'une part, cette séparation permet un meilleur contrôle du réseau et apporte de nouvelles capacités pour mitiger les attaques par DDoS. D'autre part, cette séparation introduit de nouveaux défis en matière de sécurité du plan de contrôle. L’enjeu de cette thèse est double. D'une part, étudier et explorer l’apport du SDN à la sécurité afin de concevoir des solutions efficaces qui vont mitiger plusieurs vecteurs d’attaques. D'autre part, protéger le SDN contre ces attaques. À travers ce travail de recherche, nous contribuons à la mitigation des attaques par déni de service distribué sur deux niveaux (intra et inter-domaine), et nous contribuons au renforcement de la sécurité dans le SDN.

Mots clés: Software-defined networking (Computer network technology); Wide area networks (Computer networks); Penetration testing (Computer security); Supervised learning (Machine learning); Blockchains (Databases)

Mots clés: SDN (architecture des réseaux d'ordinateurs); Réseaux à grande distance (informatique); Tests d'intrusion (informatique); Apprentissage supervisé (intelligence artificielle); Blockchains

Domaines: Réseaux et télécommunications [cs.NI]; Architectures Matérielles [cs.AR]; Cryptographie et sécurité [cs.CR]; Intelligence artificielle [cs.AI]

Zakaria Abou El Houda. Security Enforcement through Software Defined Networks (SDN). Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université de Technologie de Troyes; Université de Montréal (1978-..), 2021. English. ⟨NNT : 2021TROY0023⟩. ⟨tel-03810672⟩