diff --git a/doc/review_2/chapters/1-einleitung.tex b/doc/review_2/chapters/1-einleitung.tex index d4f5fc0..235b007 100644 --- a/doc/review_2/chapters/1-einleitung.tex +++ b/doc/review_2/chapters/1-einleitung.tex @@ -6,7 +6,7 @@ \section{Problemstellung} Denial-of-Service-Angriffe stellen eine ernstzunehmende Bedrohung dar. - Im digitalen Zeitalter sind viele Systeme über das Internet miteinander verbunden. Viele Unternehmen, Krankenhäuser und Behörden sind dadurch zu beliebten Angriffszielen geworden\cite{infopoint_security_cyber_angriffe}. Motive für solche Angriffe sind finanzielle oder auch politische Gründe. + Im digitalen Zeitalter sind viele Systeme über das Internet miteinander verbunden. Viele Unternehmen, Krankenhäuser und Behörden sind dadurch zu beliebten Angriffszielen geworden\cite{infopoint_security_cyber_angriffe}. Bei solchen Angriffe werden finanzielle oder auch politische Gründe verfolgt. Bei DoS\footnote{Denial of Service, dt.: Verweigerung des Dienstes, Nichtverfügbarkeit des Dienstes}- und DDoS\footnote{Distributed Denial of Service}-Attacken werden Server und Infrastrukturen mit einer Flut sinnloser Anfragen so stark überlastet, dass sie von ihrem normalen Betrieb abgebracht werden. Daraus kann resultieren, dass Nutzer die angebotenen Dienste nicht mehr erreichen und Daten bei dem Angriff verloren gehen können. Hierbei können schon schwache Rechner große Schaden bei deutlich leistungsfähigeren Empfängern auslösen. In Botnetzen können die Angriffe von mehreren Computern gleichzeitig koordiniert werden und aus verschiedensten Netzwerken stammen \cite{tecchannel_gefahr_botnet}. diff --git a/doc/review_2/chapters/2-grobentwurf.tex b/doc/review_2/chapters/2-grobentwurf.tex index c6aa708..a7f34fa 100644 --- a/doc/review_2/chapters/2-grobentwurf.tex +++ b/doc/review_2/chapters/2-grobentwurf.tex @@ -18,11 +18,11 @@ In folgendem Unterkapitel werden die grundlegenden Entscheidungen des Entwurfs e \caption{Realaufbau unter Verwendung eines Angreifers} \label{fig:netzwerkplan-real} \end{figure} -Die Abbildung \ref{fig:netzwerkplan-real} zeigen den typischen, zu erwartenden Netzwerkaufbau, welcher in dieser Form im Internet und in der Produktivumgebung vorkommt. Das System untergliedert sich grob in drei Teile. Links im Bild ist jeweils das Internet zu erkennen, in diesem sind verschiedene Netzwerke mit jeweils verschiedenen Computern miteinander verbunden. Unter den vielen Computern im Internet, welche für Serversysteme teilweise harmlos sind, befinden sich allerdings auch einige Angreifer. Hier ist ganz klar eine Unterscheidung vorzunehmen zwischen dem Angriff eines einzelnen Angreifers, oder einer Menge von einem Angreifer gekapterten und gesteuerten Computer, also eines Botnets. +Die Abbildung \ref{fig:netzwerkplan-real} zeigen den typischen, zu erwartenden Netzwerkaufbau, welcher in dieser Form im Internet und in der Produktivumgebung vorkommt. Das System untergliedert sich grob in drei Teile. Links in der Abbildung ist jeweils das Internet zu erkennen. In diesem sind unterschiedliche Netzwerke mit jeweils verschiedenen Computern miteinander verbunden. Unter den vielen Computern im Internet, welche für Serversysteme teilweise harmlos sind, befinden sich allerdings auch einige Angreifer. Hier ist ganz klar eine Unterscheidung zwischen dem Angriff eines einzelnen Angreifers, oder einer Menge von einem Angreifer gekapterten und gesteuerten Computer, also eines Botnets, vorzunehmen. Wird das Internet, hin zum zu schützenden Netzwerk, verlassen, so wird zuerst ein Router vorgefunden, welcher Aufgaben wie die Network Address Translation vornimmt. Hinter diesem Router befände sich im Produktiveinsatz nun das zu entwickelnde System. Router und zu entwickelndes System sind ebenfalls über eine Verbindung mit ausreichend, in diesem Fall 25Gbit/s, Bandbreite verbunden. Das System selbst agiert als Mittelsmann zwischen Router, also im Allgemeinen dem Internet, und dem internen Netz. Um mehrere Systeme gleichzeitig schützen zu können, aber dennoch die Kosten gering zu halten, ist dem zu entwickelnden System ein Switch nachgeschaltet, mit welchem wiederum alle Endsysteme verbunden sind. -Leider ist durch Begrenzungen im Budget, der Ausstattung der Universität sowie der Unmöglichkeit das Internet in seiner Gesamtheit nachzustellen ein exakter Nachbau des Systems für dieses Projekt nicht möglich, weswegen ein alternativer Aufbau gefunden werden musste, der allerdings vergleichbare Charakteristika aufweisen muss. +Leider ist durch Begrenzungen im Budget, der Ausstattung der Universität sowie der Unmöglichkeit das Internet in seiner Gesamtheit nachzustellen ein exakter Nachbau des Systems für dieses Projekt nicht möglich. Deswegen musste ein alternativer Aufbau gefunden werden, der allerdings vergleichbare Charakteristika aufweisen muss. \begin{figure}[h] \centering @@ -31,24 +31,24 @@ Leider ist durch Begrenzungen im Budget, der Ausstattung der Universität sowie \label{fig:Versuchsaufbau} \end{figure} -Der für das Projekt verwendete Versuchsaufbau untergliedert sich ebenfalls in drei Teile, auch hier beginnt die Darstellung \ref{fig:Versuchsaufbau} ganz links mit dem System, welches Angreifer und legitimen Nutzer in sich vereint. Um die Funktionalität von Angreifer und Nutzer gleichzeitig bereitstellen zu können, setzt der Projektstab in diesem Fall auf das Installieren zweier Netzwerkkarten in einem Computer. Eine 10Gbit/s Netzwerkkarte ist mit der Aufgabe betraut, legitimen Verkehr zu erzeugen. Da aufgrund der Hardwarerestriktionen keine direkte Verbindung zur Middlebox aufgebaut werden kann, wird der ausgehende Verkehr dieser Netzwerkkarte in einen Eingang einer zweiten, in demselben System verbauten Netzwerkkarte mit einer maximalen Datenrate von 25Gbit/s eingeführt. Von dieser führt ein 25Gbit/s Link direkt zur Middlebox. Intern wird nun im System, das sich in der Abbildung \ref{fig:Versuchsaufbau} auf der rechten Seite befindert, sowohl legitimer Verkehr erzeugt als auch Angriffsverkehr kreiert, wobei diese beiden Paketströme intern zusammengeführt werden, und über den einzigen Link an die Middlebox gemeinsam übertragen werden. Die Middlebox selbst ist nicht nur mit dem externen Netz verbunden, sondern hat über die selbe Netzwerkkarte auch noch eine Verbindung ins interne Netz. Das gesamte interne Netz wird im Versuchsaufbau durch einen einzelnen, mit nur 10Gbit/s angebundenen Computer realisiert. +Der für das Projekt verwendete Versuchsaufbau untergliedert sich ebenfalls in drei Teile. Auch hier beginnt die Darstellung \ref{fig:Versuchsaufbau} ganz links mit dem System, welches Angreifer und legitimen Nutzer in sich vereint. Um die Funktionalität von Angreifer und Nutzer gleichzeitig bereitstellen zu können, setzt der Projektstab, in diesem Fall auf das Installieren zweier Netzwerkkarten, in einem Computer. Eine 10Gbit/s Netzwerkkarte ist mit der Aufgabe betraut, legitimen Verkehr zu erzeugen. Da aufgrund der Hardwarerestriktionen keine direkte Verbindung zur Middlebox aufgebaut werden kann, wird der ausgehende Verkehr dieser Netzwerkkarte in einen Eingang einer zweiten, in demselben System verbauten Netzwerkkarte mit einer maximalen Datenrate von 25Gbit/s eingeführt. Von dieser führt ein 25Gbit/s Link direkt zur Middlebox. Intern wird nun im System, das sich in der Abbildung \ref{fig:Versuchsaufbau} auf der rechten Seite befindet, sowohl legitimer Verkehr erzeugt als auch Angriffsverkehr kreiert, wobei diese beiden Paketströme intern zusammengeführt werden, und über den einzigen Link an die Middlebox gemeinsam übertragen werden. Die Middlebox selbst ist nicht nur mit dem externen Netz verbunden, sondern hat über die selbe Netzwerkkarte auch noch eine Verbindung ins interne Netz. Das gesamte interne Netz wird im Versuchsaufbau durch einen einzelnen, mit nur 10Gbit/s angebundenen Computer realisiert. Die Entscheidung zur Realisierung in dieser Art fiel, da insbesondere der Fokus darauf liegen soll, ein System zu erschaffen, welches in der Lage ist, mit bis zu 25Gbit/s an Angriffsverkehr und legitimen eingehenden Verkehr zurechtzukommen. Aus diesem Grund ist es ausreichend, eine Verbindung zum internen Netz mit nur 10Gbit/s aufzubauen, da dieses System bei erfolgreicher Abwehr und Abschwächung der Angriffe mit eben diesen maximalen 10Gbit/s an legitimen Verkehr zurecht kommen muss. Ursächlich für die Verwendung der 10Gbit/s Netzwerkkarte im externen Rechner, welcher hierüber den legitimen Verkehr bereitstellen soll, ist, dass der Fokus bei einem solchen Schutzmechanismus natürlich darauf beruht, die Datenrate des Angreifers zu maximieren, um das zu entwickelnde System in ausreichendem Maße belasten und somit Stresstests unterwerfen zu können. \subsection{Grundlegender Aufbau der Software} \label{section:basic_structure} -Das Grundprinzip der zu entwickelten Software soll sein, Pakete auf einem Port der Netzwerkkarte zu empfangen und diese zu einem anderen Port weiterzuleiten. Zwischen diesen beiden Schritten werden die Pakete untersucht, Daten aus diesen extrahiert und ausgewertet. Im weiteren Verlauf des Programms werden Pakete, welche einem Angriff zugeordnet werden verworfen, und legtime Pakete zwischen dem interen und externen Netz ausgetauscht. Es bietet sich an, hier ein Pipelinemodell zu verwenden wobei die einzelnen Softwarekomponenten in Pakete aufgeteilt werden. Im ConfigurationManagement werden die initialen Konfigurationen vorgenommen. Das NicManagement ist eine Abstraktion der Netzwerkkarte und sorgt für das Empfangen und Senden von Paketen. Die PacketDissection extrahiert Daten von eingehenden Paketen. Die Inspection analysiert diese Daten und bestimmt, welche Pakete verworfen werden sollen. Das Treatment behandelt die Pakete nach entsprechenden Protokollen. Um die Abarbeitung dieser Pipeline möglichst effizient zu gestalten soll diese jeweils von mehreren Threads parallel und möglichst unabhängig voneinander durchschritten werden. +Das Grundprinzip der zu entwickelten Software soll sein, Pakete auf einem Port der Netzwerkkarte zu empfangen und diese zu einem anderen Port weiterzuleiten. Zwischen diesen beiden Schritten werden die Pakete untersucht, Daten aus diesen extrahiert und ausgewertet. Im weiteren Verlauf des Programms werden Pakete, welche einem Angriff zugeordnet werden, verworfen, und legtime Pakete zwischen dem interen und externen Netz ausgetauscht. Es bietet sich an, hier ein Pipelinemodell zu verwenden, wobei die einzelnen Softwarekomponenten in Pakete aufgeteilt werden. Im \texttt{ConfigurationManagement} werden die initialen Konfigurationen vorgenommen. Das \texttt{NicManagement} ist eine Abstraktion der Netzwerkkarte und sorgt für das Empfangen und Senden von Paketen. Die \texttt{PacketDissection} extrahiert Daten von eingehenden Paketen. Die \texttt{Inspection} analysiert diese Daten und bestimmt, welche Pakete verworfen werden sollen. Das \texttt{Treatment} behandelt die Pakete nach entsprechenden Protokollen. Um die Abarbeitung dieser Pipeline möglichst effizient zu gestalten, soll diese jeweils von mehreren Threads parallel und möglichst unabhängig voneinander durchschritten werden. In den folgenden Sektionen wird auf den Kontrollfluss innerhalb des Programms, auf den Einsatz von parallelen Threads und auf die einzelnen Komponenten näher eingegangen. \subsubsection{Einsatz von parallelen Threads} -Zunächst ist jedoch ein wichtiger Aspekt der Architektur hervorzuheben. Von der Mitigation-Box wird gefordert, eine hohe Paket- und Datenlast verarbeiten zu können. Das Hardwaresystem, auf welchem das zu entwickelnde Programm laufen wird, besitzt eine Multicore-CPU, d.h. das System ist in der Lage, Aufgaben aus unterschiedlichen Threads parallel zu bearbeiten. Dies hat das Potential, die Rechengeschwindigkeit zu vervielfachen und so die Bearbeitungszeit insgesamt zu verringern. +Zunächst ist jedoch ein wichtiger Aspekt der Architektur hervorzuheben. Von der Mitigation-Box wird gefordert, eine hohe Paket- und Datenlast verarbeiten zu können. Das Hardwaresystem, auf welchem das zu entwickelnde Programm laufen wird, besitzt eine Multicore-CPU, d.h. das System ist in der Lage, Aufgaben aus unterschiedlichen Threads parallel zu bearbeiten. Dies hat das Potenzial, die Rechengeschwindigkeit zu vervielfachen und so die Bearbeitungszeit insgesamt zu verringern. -Dabei stellt sich die Frage, wozu die Threads im Programm genau zuständig sind. Es wäre zum Beispiel möglich, dass jeder Thread eine Aufgabe übernimmt, d.h. es gäbe einen Thread, der nur Daten analysiert oder einen Thread, der nur Paketinformationen extrahiert. Eine solche Aufteilung würde allerdings zu einem hohen Grad an Inter-Thread-Kommunikation führen. Diese ist nicht trivial und kann einen Großteil der verfügbaren Ressourcen benötigen, was den durch die Parallelisierung erzielten Gewinn wieder zunichte machen könnte. Um dieses Risiko zu vermeiden soll stattdessen jeder Thread die gesamte Pipeline durchlaufen. So ist kaum Inter-Thread-Kommunikation notwendig. Außerdem ist es dann verhältnismäßig einfach, den Entwurf skalierbar zu gestalten: Wenn ein Prozessor mit größerer Anzahl an Kernen verwendet werden würde, könnten mehr Pakete parallel bearbeitet werden ohne dass die Architektur geändert werden muss. +Dabei stellt sich die Frage, wozu die Threads im Programm genau zuständig sind. Es wäre zum Beispiel möglich, dass jeder Thread eine Aufgabe übernimmt, d.h. es gäbe einen Thread, der nur Daten analysiert oder aber einen Thread, der nur Paketinformationen extrahiert. Eine solche Aufteilung würde allerdings zu einem hohen Grad an Inter-Thread-Kommunikation führen. Diese ist nicht trivial und kann einen Großteil der verfügbaren Ressourcen benötigen, was den durch die Parallelisierung erzielten Gewinn wieder zunichte machen könnte. Um dieses Risiko zu vermeiden, soll stattdessen jeder Thread die gesamte Pipeline durchlaufen. So ist kaum Inter-Thread-Kommunikation notwendig. Außerdem ist es dann verhältnismäßig einfach, den Entwurf skalierbar zu gestalten: Wenn ein Prozessor mit größerer Anzahl an Kernen verwendet werden würde, könnten mehr Pakete parallel bearbeitet werden, ohne dass die Architektur geändert werden muss. \subsubsection{Kontrollfluss eines Paketes} -In diesem Abschnitt soll veranschaulicht werden, wie die Behandlung eines Paketes vom NicManagement bis zum Treatment erfolgt. Dabei werden die Pakete selbst als Akteure angesehen und noch nicht deren Klassen. Hinweis: Ein Thread soll später mehrere Pakete auf einmal durch die Pipeline führen. In diesem Diagramm wird zur Übersichtlichkeit jedoch nur der Fluss eines Paketes gezeigt. Dieser lässt sich dann einfach auf eine größere Menge von Paketen anwenden. Ein Aktivitätsdiagramm ist unter Abbildung \ref{fig:control_flow} am Ende der Sektion \ref{section:basic_structure} zu finden. +In diesem Abschnitt soll veranschaulicht werden, wie genau die Behandlung eines Paketes vom \texttt{NicManagement} bis zum \texttt{Treatment} erfolgt. Dabei werden die Pakete selbst als Akteure angesehen und nicht deren Klassen. Hinweis: Ein Thread soll später mehrere Pakete auf einmal durch die Pipeline führen. In diesem Diagramm wird zur Übersichtlichkeit jedoch nur der Fluss eines Paketes gezeigt. Dieser lässt sich dann einfach auf eine größere Menge von Paketen anwenden. Ein Aktivitätsdiagramm ist unter Abbildung \ref{fig:control_flow} am Ende der Sektion \ref{section:basic_structure} zu finden. \begin{figure}[h] \centering @@ -58,24 +58,21 @@ In diesem Abschnitt soll veranschaulicht werden, wie die Behandlung eines Pakete \end{figure} \subsubsection{Verwendung von Receive-Side-Scaling} -Ein weiterer grundlegender Vorteil ergibt sich durch das von der Netzwerkkarte und von DPDK unterstützte Receive Side Scaling (RSS), siehe Abbildung \ref{fig:Receive-Side-Scaling}: Ein auf einem Port eingehendes Paket wird einer von mehreren sogenannten RX-Queues zugeordnet. Eine RX-Queue gehört immer zu genau einem Netzwerkkartenport, ein Port kann mehrere RX-Queues besitzen. Kommen mehrere Pakete bei der Netzwerkkarte an, so ist die Zuordnung von Paketen eines Ports zu seinen RX-Queues gleich verteilt~-- alle RX-Queues sind gleich stark ausgelastet. Diese Zuordnung wird durch eine Hashfunktion umgesetzt, in die Source und Destination Port-Nummer und IP-Adresse einfließen. Das führt dazu, dass Pakete, die auf einem Port ankommen und einer bestimmten Verbindung zugehören immer wieder zu der selben RX-Queue dieses Ports zugeordnet werden. Mit ,,Port'' im Folgenden entweder der physische Steckplatz einer Netzwerkkarte gemeint oder jener Teil der Netzwerkadresse, die eine Zuordnung zu einem bestimmten Prozess bewirkt. Die Bedeutung erschließt sich aus dem Kontext. +Ein weiterer grundlegender Vorteil ergibt sich durch das von der Netzwerkkarte und von DPDK unterstützte Receive Side Scaling (RSS), siehe Abbildung \ref{fig:Receive-Side-Scaling}: Ein auf einem Port eingehendes Paket wird einer von mehreren sogenannten RX-Queues zugeordnet. Eine RX-Queue gehört immer zu genau einem Netzwerkkartenport, ein Port kann mehrere RX-Queues besitzen. Kommen mehrere Pakete bei der Netzwerkkarte an, so ist die Zuordnung von Paketen eines Ports zu seinen RX-Queues gleich verteilt~-- alle RX-Queues sind gleich stark ausgelastet. Diese Zuordnung wird durch eine Hashfunktion umgesetzt, in die Source und Destination Port-Nummer und IP-Adresse einfließen. Das führt dazu, dass Pakete, die auf einem Port ankommen und einer bestimmten Verbindung zugehören, immer wieder zu der selben RX-Queue dieses Ports zugeordnet werden. Mit ,,Port'' im Folgenden entweder der physische Steckplatz einer Netzwerkkarte gemeint oder jener Teil der Netzwerkadresse, die eine Zuordnung zu einem bestimmten Prozess bewirkt. Die Bedeutung erschließt sich aus dem Kontext. -\begin{figure}[h] +\begin{figure}[H] \centering \includegraphics[width=0.95\linewidth]{img/Receive-Side-Scaling.png} \caption{Beispielhafte Paketverarbeitung mit Receive Side Scaling} \label{fig:Receive-Side-Scaling} \end{figure} -Ferner besteht die Möglichkeit, Symmetric RSS einzusetzen. Dieser Mechanismus sorgt dafür, dass die Pakete, die auf dem einen Port der Netzwerkkarte ankommen nach genau der selben Zuordnung auf dessen RX-Queues aufgeteilt werden, wie die auf dem anderen Port ankommenden Pakete auf dessen RX-Queues. Dabei ist die Zuordnung auf dem einen Port ,,symmetrisch'' zu der auf dem anderen Port. Das heißt, wenn bei Port 0 ein Paket mit \texttt{Src-IP: a, Dst-IP: b, Src-Port: x, Dst-Port: y} ankommt, wird es genauso dessen RX-Queues zugeteilt, wie ein Paket mit \texttt{Src-IP: b, Dst-IP: a, Src-Port: y, Dst-Port: x} auf RX-Queues von Port 1. So ergeben sich Paare von RX-Queues, die jeweils immer Pakete von den gleichen Verbindungen beinhalten. Angenommen, die RX-Queues sind mit natürlichen Zahlen benannt und RX-Queue 3 auf Port 0 und RX-Queue 5 auf Port 1 sind ein korrespondierendes RX-Queue-Paar. Wenn nun ein Paket P, zugehörig einer Verbindung V auf RX-Queue 3, Port 0 ankommt, dann weiß man, dass Pakete, die auf Port 1 ankommen und der Verbindung V angehören immer auf RX-Queue 5, Port 1 landen. +Ferner besteht die Möglichkeit, Symmetric RSS einzusetzen. Dieser Mechanismus sorgt dafür, dass die Pakete, die auf dem einen Port der Netzwerkkarte ankommen, nach genau der selben Zuordnung auf dessen RX-Queues aufgeteilt werden, wie die auf dem anderen Port ankommenden Pakete auf dessen RX-Queues. Dabei ist die Zuordnung auf dem einen Port ,,symmetrisch'' zu der auf dem anderen Port. Das heißt, wenn bei Port 0 ein Paket mit \texttt{Src-IP: a, Dst-IP: b, Src-Port: x, Dst-Port: y} ankommt, wird es genauso dessen RX-Queues zugeteilt, wie ein Paket mit \texttt{Src-IP: b, Dst-IP: a, Src-Port: y, Dst-Port: x} auf RX-Queues von Port 1. So ergeben sich Paare von RX-Queues, die jeweils immer Pakete von den gleichen Verbindungen beinhalten. Angenommen, die RX-Queues sind mit natürlichen Zahlen benannt und RX-Queue 3 auf Port 0 und RX-Queue 5 auf Port 1 sind ein korrespondierendes RX-Queue-Paar. Wenn nun ein Paket P, zugehörig einer Verbindung V auf RX-Queue 3, Port 0 ankommt, dann weiß man, dass Pakete, die auf Port 1 ankommen und der Verbindung V angehören immer auf RX-Queue 5, Port 1 landen. -Neben RX-Queues existieren auch TX-Queues (Transmit-Queues), die ebenfalls zu einem bestimmten Port gehören. Darin befindliche Pakete werden von der Netzwerkkarte auf den entsprechenden Port geleitet und gesendet. Auf Basis dieses Mechanismus sollen die Threads wie folgt organisiert werden: Einem Thread gehört ein Paar von korrespondierenden RX-Queues (auf verschiedenen Ports) und daneben eine TX-Queue auf dem einen und eine TX-Queue auf dem anderen Port. Das bringt einige Vorteile mit sich: Es müssen zwei Arten von Informationen entlang der Pipeline gespeichert, verarbeitet und gelesen werden: Informationen zu einer Verbindung und Analyseinformationen/Statistiken. Daher ist kaum Inter-Thread-Kommunikation nötig, weil alle Informationen zu einer Verbindung in Datenstrukturen gespeichert werden können, auf die nur genau der bearbeitende Thread Zugriff haben muss. An dieser Stelle soll auch kurz auf eine Besonderheit von DPDK eingegangen werden: Im Linux-Kernel empfängt ein Programm Pakete durch Interrupt-Handling. Gegensätzlich dazu werden bei DPDK alle empfangenen Pakete, die sich derzeit in den RX-Queues der Netzwerkkarte befinden auf einmal von der Anwendung gepollt. In der zu entwickelnden Software geschieht dieses Polling durch den einzelnen Thread stets zu Beginn eines Pipeline-Durchlaufes. +Neben RX-Queues existieren auch TX-Queues (Transmit-Queues), die ebenfalls zu einem bestimmten Port gehören. Darin befindliche Pakete werden von der Netzwerkkarte auf den entsprechenden Port geleitet und gesendet. Auf Basis dieses Mechanismus sollen die Threads wie folgt organisiert werden: Einem Thread gehört ein Paar von korrespondierenden RX-Queues (auf verschiedenen Ports) und daneben eine TX-Queue auf dem einen und eine TX-Queue auf dem anderen Port. Das bringt einige Vorteile mit sich: Es müssen zwei Arten von Informationen entlang der Pipeline gespeichert, verarbeitet und gelesen werden: Informationen zu einer Verbindung und Analyseinformationen/Statistiken. Daher ist kaum Inter-Thread-Kommunikation nötig, weil alle Informationen zu einer Verbindung in Datenstrukturen gespeichert werden können, auf die nur genau der bearbeitende Thread Zugriff haben muss. An dieser Stelle soll auch kurz auf eine Besonderheit von DPDK eingegangen werden: Im Linux-Kernel empfängt ein Programm Pakete durch Interrupt-Handling. Gegensätzlich dazu werden bei DPDK alle empfangenen Pakete, die sich derzeit in den RX-Queues der Netzwerkkarte befinden, auf einmal von der Anwendung gepollt. In der zu entwickelnden Software geschieht dieses Polling durch den einzelnen Thread stets zu Beginn eines Pipeline-Durchlaufes. Im Falle eines Angriffes ist die Seite des Angreifers (entsprechender Port z.B. ,,Port 0'') viel stärker belastet, als die Seite des Servers (z.B. ,,Port 1''). Wegen der gleich verteilten Zuordnung des eingehenden Traffics auf die RX-Queues und weil ein Thread von RX-Queues von beiden Ports regelmäßig Pakete pollt, sind alle Threads gleichmäßig ausgelastet und können die Pakete bearbeiten. Ein günstiger Nebeneffekt bei DDOS-Angriffen ist, dass die Absenderadressen von Angriffspaketen oft sehr unterschiedlich sind. Das begünstigt die gleichmäßige Verteilung von Paketen auf RX-Queues, weil das Tupel aus besagten Adressen der Schlüssel der RSS-Hash-Funktion sind. - - - \section{Überarbeiteter Grobentwurf} Die in diesem Abschnitt erläuterten Änderungen wurden im Laufe der Implementierungsphase vorgenommen. Für das bei diesem Softwareprojekt genutzte Vorgehensmodell des Unified Process ist es typisch, dass sich auch während der Implementierung Änderungen am Entwurf ergeben. Für die Teammitglieder ist es besonders aufgrund der geringen Erfahrung bezüglich der Thematik des Projekts unerlässlich, wichtige Verbesserungen direkt vornehmen zu können. @@ -84,70 +81,98 @@ Die in diesem Abschnitt erläuterten Änderungen wurden im Laufe der Implementie \begin{figure}[H] \centering - \includegraphics[width=0.95\linewidth]{img/2-grobentwurf/packet_diagram.pdf} + \includegraphics[width=0.82\linewidth]{img/2-grobentwurf/packet_diagram.pdf} \caption{Paketdiagramm} \label{fig:dospaketdiagramm} \end{figure} Grundsätzlich ist es angedacht, wie im Paketdiagramm \ref{fig:dospaketdiagramm} ersichtlich, die zu entwickelnde Software in insgesamt 5 Teile zu untergliedern. -Das NicManagement wird eingesetzt, um die Kommunikation und Verwaltung der Netzwerkkarten und Ports zu ermöglichen, hier finden Operationen wie der Versand und Empfang von Paketen statt. Verwendet wird das NicManagement von der PacketDissection. Diese Komponente beinhaltet Klassen zur Paketrepräsentation für das Treatment und die Inspection. Sie liefert Operationen zum Löschen, Senden, Empfangen und Bearbeiten von Paketen. In der PacketDissection werden auch Informationen aus den einzelnen Headern eines Netzwerkpakets extrahiert. +Das \texttt{NicManagement} wird eingesetzt, um die Kommunikation und Verwaltung der Netzwerkkarten und Ports zu ermöglichen, hier finden Operationen wie der Versand und Empfang von Paketen statt. Verwendet wird das \texttt{NicManagement} von der \texttt{PacketDissection}. Diese Komponente beinhaltet Klassen zur Paketrepräsentation für das \texttt{Treatment} und die \texttt{Inspection}. Sie liefert Operationen zum Löschen, Senden, Empfangen und Bearbeiten von Paketen. In der \texttt{PacketDissection} werden auch Informationen aus den einzelnen Headern eines Netzwerkpakets extrahiert. -Die extrahierten Informationen werden von der Inspection verwendet um sowohl Angriffe erkennen zu können als auch über den allgemeinen Zustand des Systems in Form von Statistiken Auskunft zu geben. Das Treatment, welches für die Abwehrwehrmaßnahmen der verschiedenen Angriffe zuständig ist, verwendet hierzu die von der Inspection bereitgestellten Ergebnisse und Informationen. Für das Versenden und Verwerfen von Pakten, sowie den Aufbau und das Terminieren von Verbindungen, verwendet das Treatment die PacketDissection, welche die Anweisung an das NicManagement weitergibt. +Die extrahierten Informationen werden von der \texttt{Inspection} verwendet, um sowohl Angriffe erkennen zu können, als auch über den allgemeinen Zustand des Systems in Form von Statistiken Auskunft zu geben. Das \texttt{Treatment}, welches für die Abwehrwehrmaßnahmen der verschiedenen Angriffe zuständig ist, verwendet hierzu die von der \texttt{Inspection} bereitgestellten Ergebnisse und Informationen. Für das Versenden und Verwerfen von Pakten, sowie den Aufbau und das Terminieren von Verbindungen, verwendet das \texttt{Treatment} die \texttt{PacketDissection}, welche die Anweisung an das \texttt{NicManagement} weitergibt. -Sowohl Treatment, als auch Inspection und PacketDissection verwenden das ConfigurationManagement, welches Parameter für die Programmbestandteile in Form von Konfigurationsdateien vorhält. Das ConfigurationManagement bietet die Möglichkeit für den Nutzer, aktiv Einstellungen am System vorzunehmen. +Sowohl \texttt{Treatment}, als auch \texttt{Inspection} und \texttt{PacketDissection} verwenden das \\ \texttt{ConfigurationManagement}, welches Parameter für die Programmbestandteile in Form von Konfigurationsdateien vorhält. Das \texttt{ConfigurationManagement} bietet die Möglichkeit für den Nutzer, aktiv Einstellungen am System vorzunehmen. \subsection{NicManagement} -Das NicManagement übernimmt wie im letzten Review-Dokument erwähnt das Senden, das Pollen und das Löschen von Paketen. Das Paket wurde eingeführt, um bestimmte Funktionen und Initialisierungsschritte vom DPDK zu kapseln. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass die Operationen ,,Senden'', ,,Empfangen'' und ,,Löschen'' in der Implementierung sehr wenig Aufwand bereiten. Das Zusammenbauen von Paketen wird von der Komponente PacketDissection übernommen. Der aufwändigere Teil ist die Initialisierung des DPDK, insbesondere die Ermöglichung von Multithreading und die Konfigurierung von symmetric Receive-Side-Scaling. Die dazu notwendigen Schritte werden jedoch von Initializer bzw in der main.cpp-Datei vor dem Starten der einzelnen Threads durchgeführt und sind nicht mehr Teil des NicManagements. +Das \texttt{NicManagement} übernimmt, wie im letzten Review-Dokument erwähnt, das Senden, das Pollen und das Löschen von Paketen. Dieses Paket wurde eingeführt, um bestimmte Funktionen und Initialisierungsschritte vom DPDK zu kapseln. Dabei handelt es sich vor allem um folgende Operationen: \texttt{rte\_eth\_rx\_burst()} und \texttt{rte\_eth\_tx\_burst()} Es hat sich allerdings herausgestellt, dass die Operationen ,,Senden'', ,,Empfangen'' und ,,Löschen'' in der Implementierung sehr wenig Aufwand bereiten. Das Zusammenbauen von Paketen wird von der Komponente \texttt{PacketDissection} übernommen. Der aufwändigere Teil ist die Initialisierung des DPDK, insbesondere die Ermöglichung von Multithreading und die Konfigurierung von symmetric Receive-Side-Scaling. Die dazu notwendigen Schritte werden jedoch von \texttt{Initializer} bzw in der main.cpp-Datei vor dem Starten der einzelnen Threads durchgeführt und sind nicht mehr Teil des \texttt{NicManagements}. -Aus diesem Grund und weil jeder nicht notwendige Funktionsaufruf Rechenzeit kostet könnte das NicManagement aufgelöst und die bereitgestellten Funktionen an anderer Stelle implementiert werden. Die einzige Klasse, die das NicManagement zum jetzigen Zeitpunkt verwendet ist die PacketContainer-Klasse in der Komponente PacketDissection. Es wäre möglich, den Inhalt der NicManagement-Aufgaben in diese Klasse zu verschieben. - - -\subsection{ConfigurationManagement} -Das Paket \glqq ConfigurationManagement \grqq{} kümmert sich um die Initialisierung der Software und desweiteren werden hier die ablaufenden Threads konfiguriert und verwaltet. Grundlegend ist das Paket in drei Klassen eingeteilt, Configurator, Initializer und Thread. - -Die Klasse \glqq Configurator\grqq{} bietet eine Schnittstelle zu der Konfigurationsdatei, welche im Projekt liegt und die grundelegenden Einstellungen der Software enthält. An anderer Stelle kann dann über verschiedene Methoden auf Konfigurationsinformationen zugegriffen werden. - -Die Klasse \glqq Initializer\grqq{} dient dazu die für die Bibliothek DPDK notwendigen Vorrausetzungen zu schaffen. - -Die Klasse \glqq Thread\grqq{} enthält den Ablaufplan für die Workerthreads des Systems. - -\subsection{PacketDissection} -Der Zweck dieses Pakets ist, sämtliche Daten, die Analyser und Treatment für ihre Arbeit brauchen, aus den Paketen zu extrahieren. - -Dafür war geplant, in dieser Komponente die Repräsentation eines Paketes - die Klasse ,,PacketInfo'' - unterzubringen. Jedes Paket sollte einzeln repräsentiert durch die Pipeline des Programmes gereicht werden. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Vorgehen ineffizient ist. Näheres dazu ist im Feinentwurfskapitel beschrieben. - -Aus diesem Grund wurde eine neue Klasse namens ,,PacketContainer'' eingeführt. Diese dient als Repräsentation einer Folge von Paketen, die empfangen wurden. Enthalten sind sowohl die Pointer auf die tatsächlichen Pakete als auch Metadaten in Form mehrerer Objekte der PacketInfo-Klasse. Auf dem PacketContainer ist es möglich, Pakete zu entnehmen, hinzuzufügen und zu löschen. Weiterhin gibt es jeweils eine Methode zum pollen neuer Pakete und zum senden aller vorhandener Pakete. %Näheres zur Implementierung findet sich im Feinentwurfskapitel. - -Die PaketInfo Klasse stellt immernoch alle relevanten Header-Informationen eines Paketes zur Verfügung. Allerdings werden Informationen nur noch auf Abruf extrahiert. Hierbei werden für die IP Versionen 4 und 6, sowie die Layer 4 Protokolle TCP, UDP und ICMP unterstützt. Darüber hinaus soll sie auch das verändern einzelner Informationen im Header ermöglichen. - - -Die letzte Klasse in der PacketDissection ist der namensgebende HeaderExtractor. Seine Aufgabe wandelte sich vom Extrahieren der Informationen zum Vorbereiten des Extrahieren auf Bedarf. - -\subsection{Inspection} - -Die zuvor globale Auswertung von Angriffen aller Threads durch eine einzige Instanz wurde ersetzt durch eine lokale threadeigene Auswertung. Berechnete Zahlen und Statistiken wie Paketrate und Angriffsrate werden per Interthreadkommunikation nur noch an eine globale Statistikinstanz gesendet. Dadurch können die Threads unabhängig voneinander agieren und reagieren, die implementation der Methoden ist deutlich einfacher ausgefallen und die Interthreadkommunikation konnte auf ein einwegiges minimum begrenzt werden was der Auswertungsgeschwindigkeit jedes Inspection-Threads zugute kommt. +Aus diesem Grund und weil jeder nicht notwendige Funktionsaufruf Rechenzeit kostet, könnte das \texttt{NicManagement} aufgelöst und die bereitgestellten Funktionen an anderer Stelle implementiert werden. Die einzige Klasse, die das \texttt{NicManagement} zum jetzigen Zeitpunkt verwendet, ist die \texttt{PacketContainer}-Klasse in der Komponente \texttt{PacketDissection}. Es wäre möglich, den Inhalt der \texttt{NicManagement}-Aufgaben in diese Klasse zu verschieben. \begin{figure}[h] \centering - \includegraphics[width=.6\linewidth]{img/Inspection_old.png} + \includegraphics[width=\linewidth]{img/NetworkPacketHandler.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{NetworkPacketHandler}} + \label{nph} +\end{figure} + +Um ein neues Objekt der Klasse \texttt{NetworkPacketHandler} zu erzeugen, muss der Konstruktor aufgerufen werden. Diesem müssen zwei Parameter übergeben werden (vgl. Abb. \ref{nph}): Zum einen die ID der RX-Queues (\texttt{rx\_queue\_number}), zum anderen die der TX-Queues(\texttt{tx\_queue\_number}). + +Für das Verwerfen von Paketen ist die Methode \texttt{drop\_packet()} zuständig. Hierbei muss ein Pointer auf das Paket übergeben werden, das verworfen werden soll.\\ +Die Methode \texttt{poll\_packets\_from\_port()} polllt Pakete von einem spezifischen Port. Dazu werden die ID des Ports, von denen die Pakete gepollt werden sollen, ein Array, auf welches die Pointer der gepollten mbufs geschrieben werden sollen und die Anzahl der Pakete, die in das Array gepollt werden sollen, benötigt. +Ähnliche Parameter werden der Methode \texttt{send\_packets\_to\_port()} übergeben. + +\subsection{ConfigurationManagement} +Das Paket \texttt{ConfigurationManagement} kümmert sich um die Initialisierung der Software. Desweiteren werden hier die ablaufenden Threads konfiguriert und verwaltet. Grundlegend ist das Paket in drei Klassen eingeteilt: \texttt{Configurator}, \texttt{Initializer} und \texttt{Thread}. + +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=0.4\linewidth]{img/configurator.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{Configurator}} + \label{config} +\end{figure} +Die Klasse \texttt{Configurator} bietet eine Schnittstelle zu der Konfigurationsdatei, welche im Projekt liegt und die grundlegenden Einstellungen der Software enthält. An anderer Stelle kann dann über verschiedene Methoden auf Konfigurationsinformationen zugegriffen werden. Abbildung \ref{config} zeigt das Klassendiagramm vom \texttt{Configurator}. + +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/Initializer.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{Initializer}} + \label{init} +\end{figure} +Die Klasse \texttt{Initializer} dient dazu die für die Bibliothek DPDK notwendigen Voraussetzungen zu schaffen. Das Klassendiagramm befindet sich in Abb. \ref{init}. + +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=0.85\linewidth]{img/Thread.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{Thread}} + \label{thread} +\end{figure} +Die Klasse \texttt{Thread} enthält den Ablaufplan für die Workerthreads des Systems (vgl. Abb. \ref{thread}). + +\subsection{PacketDissection} +Der Zweck dieses Pakets ist, sämtliche Daten, die \texttt{Analyser} und \texttt{Treatment} für ihre Arbeit brauchen, aus den Paketen zu extrahieren. + +Dafür war geplant, in dieser Komponente die Repräsentation eines Paketes - die Klasse \texttt{PacketInfo} - unterzubringen. Jedes Paket sollte einzeln repräsentiert durch die Pipeline des Programms gereicht werden. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Vorgehen ineffizient ist. Näheres dazu ist im Feinentwurfskapitel beschrieben. + +Aus diesem Grund wurde eine neue Klasse namens \texttt{PacketContainer} eingeführt. Diese dient als Repräsentation einer Folge von Paketen, die empfangen wurden. Enthalten sind sowohl die Pointer auf die tatsächlichen Pakete, als auch Metadaten in Form mehrerer Objekte der PacketInfo-Klasse. Im \texttt{PacketContainer} ist es möglich, Pakete zu entnehmen, hinzuzufügen und zu löschen. Weiterhin gibt es jeweils eine Methode zum Pollen neuer Pakete und zum Senden aller vorhandener Pakete. + +Die \texttt{PaketInfo}-Klasse stellt immer noch alle relevanten Header-Informationen eines Paketes zur Verfügung. Allerdings werden Informationen nur noch auf Abruf extrahiert. Hierbei werden für die IP Versionen 4 und 6, sowie die Layer 4 Protokolle TCP, UDP und ICMP unterstützt. Darüber hinaus soll sie auch das verändern einzelner Informationen im Header ermöglichen. + +Die letzte Klasse in der \texttt{PacketDissection} ist der namensgebende \texttt{HeaderExtractor}. Seine Aufgabe wandelte sich vom Extrahieren der Informationen zum Vorbereiten des Extrahieren auf Bedarf. + +\subsection{Inspection} + +Die zuvor globale Auswertung von Angriffen aller Threads durch eine einzige Instanz wurde ersetzt durch eine lokale threadeigene Auswertung. Berechnete Zahlen und Statistiken wie Paketrate und Angriffsrate werden per Interthreadkommunikation nur noch an eine globale Statistikinstanz gesendet. Dadurch können die Threads unabhängig voneinander agieren und reagieren, die Implementation der Methoden ist deutlich einfacher ausgefallen und die Interthreadkommunikation konnte auf ein einwegiges Minimum begrenzt werden, was der Auswertungsgeschwindigkeit jedes Inspection-Threads zugute kommt. + +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=\linewidth]{img/Inspection_old.png} \caption{Altes Klassendiagramm der Inspection aus der Implementierungsphase} \label{InspectionOld} \end{figure} Durch den Einsatz von symetric Receive Side Scaling ist sowohl die Auslastung jeder Inspektion ausgeglichen und zusätzlich werden gleiche Paketströme (selbe Paketquelle und -Empfänger) durch denselben Thread verarbeitet. Dies erleichtert die Erkennung legitimer Pakete, da diese über eine eigene Patchmap für bestimmte Fälle von großteilig illegitimen Verkehr unterscheidbar ist und die Variationen geringer sind. -Die Statistik wird statt durch eine eigene Klasse direkt in der Inspection erstellt und das Ergebnis an eine globale Statistik Instanz gesendet, um diese an den Nutzer auszugeben. Die Inspection Klasse ist dadurch schlanker und folgt einem linearen Pipelinemodell für Paketverarbeitung. +Die Statistik wird statt durch eine eigene Klasse direkt in der \texttt{Inspection} erstellt und das Ergebnis an eine globale Statistik Instanz gesendet, um diese an den Nutzer auszugeben. Die \texttt{Inspection}-Klasse ist dadurch schlanker und folgt einem linearen Pipelinemodell für Paketverarbeitung. \begin{figure}[h] \centering - \includegraphics[width=.2\linewidth]{img/Inspection_new.png} + \includegraphics[width=.3\linewidth]{img/Inspection_new.png} \caption{Aktuelles Klassendiagramm der Inspection aus der Planungs- und Entwurfsphase} \label{AnalyzerNew} \end{figure} -% TODO: neue globale Statistik - +In Abb. \ref{InspectionOld} und Abb. \ref{AnalyzerNew} lässt sich erkennen, wie sich die \texttt{Inspection} während der Überarbeitung verändert hat. \subsection{Treatment} @@ -172,7 +197,7 @@ Das \texttt{Treatment} hat fortan die Aufgabe, die Implementierung von TCP-SYN-C Es fällt auf, dass keine Vererbung mehr verwendet wird. Das heißt, dass nicht mehr zwischen \texttt{TcpTreatment} und \texttt{UdpTreatment} unterschieden wird. Der Grund hierfür ist die Auslagerung des UDP-Treatments in den \texttt{Analyzer} (Paket \texttt{Inspection}). Es wird allerdings nicht nur das UDP-Treatment ausgelagert, sondern auch die Behandlung der SYN-FIN-Attacke sowie des TCP-Small- und Zero-Window-Angriffs. Dies ist darin begründet, dass bereits im \texttt{Analyzer} alle hierzu benötigten Informationen und Funktionalitäten bereitstehen. Dies führt letztlich dazu, dass Funktionsaufrufe oder function calls reduziert werden, welches es dem Programm ermöglicht, insgesamt eine bessere Performanz aufzuweisen. Durch den Wegfall der Klasse \texttt{UdpTreatment} entfällt die Notwendigkeit der Vererbung und die gesamte Implementierung des Treatments kann in einer einzigen Klasse erfolgen. -Das ursprüngliche Attribut \texttt{tcp\_connection\_table} wurde umbenannt in \texttt{\_densemap}. Der Unterstrich vor dem Variablennamen zeigt, dass es sich um eine Member-Variable handelt. Durch die Umbennenung wird deutlich, dass es sich um eine Google-Densemap handelt und nicht um eine beliebige Map. +Das ursprüngliche Attribut \texttt{tcp\_connection\_table} wurde umbenannt in \texttt{\_densemap}. Der Unterstrich vor dem Variablennamen zeigt, dass es sich um eine Member-Variable handelt. Durch die Umbennenung wird deutlich, dass es sich um eine Google-Densemap handelt und nicht um eine beliebige Map. Die Densemap untergliedert sich in drei Teile: \texttt{Data} ist der Key (vgl. Abb. \ref{data}), die Info ist die Nutzlast (vgl. Abb. \ref{info}) und der Hashwert aus \texttt{Data} ergibt die Position in der Map (vgl. Abb. \ref{MyHashFunction}). Hinzu kommt zusätzlich die \texttt{\_ackmap}, bei der es sich ebenfalls um eine Densemap handelt. Die ACK-Map hat zur Aufgabe, diejenigen Pakete zwischenzuspeichern, welche im letzten ACK des externen Verbindungsaufbaus am System ankommen und nach erfolgreichem Verbindungaufbau mit dem internen System an ebendieses weitergeleitet werden müssen. Der Wegfall von \texttt{load\_rate\_limit} und \texttt{timeout\_value} ist ähnlich wie beim \texttt{UdpTreatment} durch die Auslagerung in den \texttt{Analyzer} zu begründen. Die Variable \texttt{\_timestamp}, die in der Implementierungsphase hinzugekommen ist, wird benötigt, um das Alter der ACKs, welche als Reaktion auf ein SYN-ACK erhalten werden, zu bestimmen. @@ -182,8 +207,28 @@ Bei den Variablen \texttt{\_packet\_to\_inside} und \texttt{\_packet\_to\_outsid Um ein Objekt der Klasse \texttt{Treatment} zu erzeugen, muss der Konstruktor aufgerufen werden und die beiden Parameter \texttt{pkt\_to\_inside} und \texttt{pkt\_to\_outside} vom Typ \texttt{PacketContainer*} übergeben werden. Die Sequenznummernzuordnung, die ursprünglich in der Methode \texttt{do\_seq\_num\_mapping()} vorgenommen werden sollte, ist nun Teil der Methode \texttt{treat\_packets()}, welche allumfassend für das gesamte Verbindungsmanagement des TCP-Verkehrs zuständig ist. -Der Inhalt der Methode \texttt{manage\_syn\_cookies()} wurde mit der Überarbeitung auf verschiedene Methoden aufgeteilt: Der Hash-Wert des TCP-SYN-Cookies wird in der Methode \texttt{calc\_cookie\_hash()} berechnet. Das dazu benötigte Cookie-Secret ist der globale Wert \texttt{\_cookie\_secret}, der durch den Rückgabewert der Methode \texttt{create\_cookie\_secret()} initialisiert wird. Dieser Wert ändert sich während des Ablaufs des Programms nicht. \texttt{Check\_syn\_cookie()} vergleicht den Cookie eines ankommenden, zum Verbindungsaufbau gehörenden ACKs mit dem für diese Verbindung erwarteten Wert. +Der Inhalt der Methode \texttt{manage\_syn\_cookies()} wurde mit der Überarbeitung auf verschiedene Methoden aufgeteilt: Der Hash-Wert des TCP-SYN-Cookies wird in der Methode \texttt{calc\_cookie\_hash()} berechnet. Das dazu benötigte Cookie-Secret ist der globale Wert \texttt{\_cookie\_secret}, der durch den Rückgabewert der Methode \texttt{create\_cookie\_secret()} initialisiert wird. Dieser Wert ändert sich während des Ablaufs des Programms nicht. \texttt{Check\_syn\_cookie()} vergleicht den Cookie eines ankommenden, zum Verbindungsaufbau gehörenden ACKs mit dem für diese Verbindung erwarteten Wert. Dazu wird der Methode unter anderem ein Pointer auf ein \texttt{Data}-Objekt übergeben. Der Aufbau der Klasse \texttt{Data} ist in Abb. \ref{data} genauer dargestellt. Die Methode \texttt{manage\_timeout()} wurde aus oben genannten Effizienzgründen und der Zugehörigkeit zur Behandlung der Sockstress-Attacken (TCP-Small- bzw. TCP-Zero-Window) ebenfalls in den \texttt{Analyzer} verschoben. Die Methode \texttt{manage\_server\_connection()} wurde mit der Methode \texttt{treat\_packets()} konsolidiert, um auch hier Funktionsaufrufe einzusparen. +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/Data.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{Data}} + \label{data} +\end{figure} + +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/Info.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{Info}} + \label{info} +\end{figure} + +\begin{figure}[h] + \centering + \includegraphics[width=0.3\linewidth]{img/MyHashFunction.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{MyHashFunction}} + \label{MyHashFunction} +\end{figure} \end{document} diff --git a/doc/review_2/chapters/3-feinentwurf.tex b/doc/review_2/chapters/3-feinentwurf.tex index f7e6f0f..2e26086 100644 --- a/doc/review_2/chapters/3-feinentwurf.tex +++ b/doc/review_2/chapters/3-feinentwurf.tex @@ -3,61 +3,45 @@ \begin{document} \chapter{Feinentwurf}\thispagestyle{fancy} - -\begin{itemize} -\item falls wir es nicht in ein extra Paket packen, wird hier alles erklärt, was im Root-Ordner liegt. Also Thread (WorkerThread) und das was in main.cpp passiert. Also der Initialisierungskram -\item Außerdem: Klassendiagramm der ganzen Software, ohne Methoden, Attribute, nur die Namen der Klassen und die Beziehungen zwischen den Klassen, vielleicht visuell angeordnet nach Paketen (hübsch mit gestrichelten Linien wenn möglich)\\ - -\item Initialisierung: - \begin{itemize} - \item init\_dpdk (wird im Allgemeinen nicht genauer erklärt) - \item symmetric rss - \item Starten von Threads - \end{itemize} - -\end{itemize} +In diesem Kapitel zum Feinentwurf wird der im vorherigen Kapitel beschriebene Grobentwurf verfeinert. Dabei wird für jedes Paket präzise erklärt, auf welche Art und Weise die entsprechende Komponente realisiert werden soll, sodass diese dann direkt implementiert werden kann. Zudem werden mithilfe von Aktivitätsdiagrammen die Kernfunktionen des jeweiligen Pakets übersichtlich und grafisch dargestellt. \section{NicManagement} -- Klassendiaramm, doxygen +Das \texttt{NicManagement} kapselt die Operationen \texttt{rte\_eth\_rx\_burst()} und \texttt{rte\_eth\_tx\_burst()}. \section{ConfigurationManagement} + +Die folgenden Klassen sind im Paket \texttt{ConfigurationManagement} enthalten. + \subsection{Configurator} -Für die Software gibt es eine Konfigurationsdatei, ,,config.json'', welche innerhalb dieser Klasse eingelesen wird und diese Informationen global zur Verfügung stellt. Von der Klasse soll es im ganzen Programmablauf nur ein Objekt geben, damit keine Inkonsistenzen entstehen können. +Für die Software gibt es die Konfigurationsdatei \texttt{config.json}, welche innerhalb dieser Klasse eingelesen wird und diese Informationen global zur Verfügung stellt. Von dieser Klasse, dem \texttt{Configurator}, soll es im ganzen Programmablauf nur ein Objekt geben, damit keine Inkonsistenzen entstehen. \begin{figure}[h] \centering - \includegraphics[width=0.98\linewidth]{img/configurator.pdf} - \caption{Klassendiagramm Configurator} + \includegraphics[width=0.4\linewidth]{img/configurator.pdf} + \caption{Klassendiagramm: \texttt{Configurator}} \label{Class_Configurator} \end{figure} -Aufgrund dieser Anforderungen kann ein spezielles Entwurfsmuster verwendet werden, der Singleton. Der Singleton ist ein Erzeugungsmuster, welches automatisch dafür sorgt, dass nur eine Instanz des Configurator existieren kann, und stellt ähnlich globalen Variablen Informationen global dar. Der Vorteil des Singleton diesen gegenüber besteht darin, dass der Singleton nur dann verwendet wird, wenn er wirklich benötigt wird. Die Klasse des Configurator hat nur einen privaten Konstruktor, welcher in der zum Singleton gehörigen Methode der Instanziesierung, verwendet wird. In der ersten Verwendung des Configurators wird die Methode, ,,read\_config()'', zur Einlesung der Daten ausgeführt.Falls die Configurationsdatei nicht findbar ist, so wird eine Exception geworfen, da die Software ohne diese nicht ablaufen kann. Die ausgelesenen Daten werden dann in einem privaten json-Objekt hinterlegt. Hierzu wichtig zu erwähnen ist, dass nlohmann::json verwendet wird. Die Informationen der json-Datei werden über eine Schnittstelle ,,get\_config(Datentyp)'' anderen Klassen zur Verfügung gestellt, wobei es unterschiedliche Methode je nach Datentyp gibt. Der explizite Aufruf des Auslesens erfolgt über die Methode ,,instance()'', mithilfe jener ein Zeiger auf das Configurator-Objekt zurückgegeben wird. - +Aufgrund dieser Anforderungen kann ein spezielles Entwurfsmuster verwendet werden: Das Singleton. Das Singleton ist ein Erzeugungsmuster, welches automatisch dafür sorgt, dass nur eine Instanz des \texttt{Configurator} existieren kann, und es stellt ähnlich globalen Variablen Informationen global dar. Der Vorteil des Singleton besteht darin, dass das Singleton nur dann verwendet wird, wenn es wirklich benötigt wird. Die Klasse \texttt{Configurator} hat nur einen privaten Konstruktor, welcher in der zum Singleton gehörigen Methode der Instanziierung verwendet wird. In der ersten Verwendung des \texttt{Configurators} wird die Methode \texttt{read\_config()} zur Einlesung der Daten ausgeführt. Falls die Konfigurationsdatei nicht auffindbar ist, so wird eine Exception geworfen, da die Software ohne diese nicht ablaufen kann. Die ausgelesenen Daten werden dann in einem privaten json-Objekt hinterlegt. Hierzu wird \texttt{nlohmann::json} verwendet. Die Informationen der json-Datei werden über eine Schnittstelle \texttt{get\_config(Datentyp)} anderen Klassen zur Verfügung gestellt, wobei es unterschiedliche Methoden je nach Datentyp gibt. Der explizite Aufruf des Auslesens erfolgt über die Methode \texttt{instance()}, mithilfe jener ein Zeiger auf das \texttt{Configurator}-Objekt zurückgegeben wird. \subsection{Initializer} -Die Klasse Initializer dient dazu, dass grundlegende Initialisierungen für ,,DPDK'' vorgenommen werden, hierzu gibt es die Methode ,,init\_dpdk(int argc, char** argv)''. +Die Klasse \texttt{Initializer} dient dazu, dass grundlegende Initialisierungen für DPDK vorgenommen werden. Hierzu exisitert die Methode \texttt{init\_dpdk(int argc, char** argv)}. \subsection{Thread} -Diese Klasse dient dazu, dass parallele Threads erzeugt werden können, welche dann die gesamte Paketbehandlung des Systems durchlaufen. Hierzu werden jedem Thread zwei PacketContainer übergeben. Ein PacketContainer dient zum annehmen von Paketen welche von außerhalb des Netzwerkes in das Netzwerk kommen und der andere analog dazu mit Paketen, welche von innerhalb des Netzwerkes nach außen sollen. Die run-Methode der Thread-klasse besteht daraus, dass eine bestimmte Anzahl an Paketen gepollt wird mittels der Methode ,,poll\_packets(int number)''. Dies gilt für beide PacketContainer. Nachdem die Pakete behandelt wurden, was innerhalb dieses Pollings passiert, werden die restlichen Pakete nun in jeweilige Richtung weitergeschickt mittels ,,send\_packets()''. +Die Klasse \texttt{Thread} dient dazu, dass parallele Threads erzeugt werden können, welche dann die gesamte Paketbehandlung des Systems durchlaufen. Hierzu werden jedem Thread zwei \texttt{PacketContainer} übergeben. Ein \texttt{PacketContainer} dient zum Annehmen von Paketen, welche von außerhalb des Netzwerkes in das Netzwerk kommen. Der andere \texttt{PacketContainer} dient analog zum Annehmen von Paketen, welche von innerhalb des Netzwerkes nach außen sollen. Die \texttt{run()}-Methode der \texttt{Thread}-Klasse hat die Aufgabe, dass eine bestimmte Anzahl an Paketen gepollt wird, und zwar mittels der Methode \texttt{poll\_packets(int number)}. Dies gilt für beide \texttt{PacketContainer}. Nachdem die Pakete behandelt wurden, was innerhalb dieses Pollings vorgenommen wird, werden die restlichen Pakete mittels \texttt{send\_packets()} in die jeweilige Richtung weitergeschickt. -\subsection{Initializer} -Die Klasse Initializer dient dazu, dass grundlegende Initialisierungen für ,,DPDK'' vorgenommen werden, hierzu gibt es die Methode ,,init\_dpdk(int argc, char** argv)''. \section{PacketDissection} -Die Aufgabe der PacketDissection ist es, Informationen über die zu untersuchenden Pakete bereitzustellen. Zusätzlich wird auch die Kommunikation mit dem NicManagement über die PacketDissection geleitet. +Die Aufgabe der \texttt{PacketDissection} ist es, Informationen über die zu untersuchenden Pakete bereitzustellen. Zudem wird die Kommunikation des \texttt{NicManagements} über die \texttt{PacketDissection} geleitet. -Im Diagramm \ref{Sequenzdiagramm_PacketDissection} wird das Polling von Paketen unter Benutzung des PacketContainers dargestellt. Der PacketContainer fungiert hierbei als zentrales Element, dass den Ablauf steuert. +In Diagramm \ref{Sequenzdiagramm_PacketDissection} wird das Polling von Paketen unter Benutzung des \texttt{PacketContainers} dargestellt. Der \texttt{PacketContainer} fungiert hierbei als zentrales Element zur Ablaufsteuerung. \begin{figure} \centering \includegraphics[width=\linewidth]{img/SequenceDiagramPacketDissection2.pdf} - \caption{Sequenzdiagramm zum polling von Paketen über den PacketContainer} + \caption{Sequenzdiagramm zum Polling von Paketen über den \texttt{PacketContainer}} \label{Sequenzdiagramm_PacketDissection} \end{figure} -\subsection{Thread} -Diese Klasse dient dazu, dass parallele Threads erzeugt werden können, welche dann die gesamte Paketbehandlung des Systems durchlaufen. Hierzu werden jedem Thread zwei PacketContainer übergeben. Ein PacketContainer dient zum annehmen von Paketen welche von außerhalb des Netzwerkes in das Netzwerk kommen und der andere analog dazu mit Paketen, welche von innerhalb des Netzwerkes nach außen sollen. Die run-Methode der Thread-klasse besteht daraus, dass eine bestimmte Anzahl an Paketen gepollt wird mittels der Methode ,,poll\_packets(int number)''. Dies gilt für beide PacketContainer. Nachdem die Pakete behandelt wurden, was innerhalb dieses Pollings passiert, werden die restlichen Pakete nun in jeweilige Richtung weitergeschickt mittels ,,send\_packets()''. - -\section{PacketDissection} \subsection{PacketContainer} -DPDK liefert beim Pollen von Paketen ein Array von Pointern auf sogenannte \texttt{mbuf}-Strukturen. Auch beim Senden muss dem Framework ein solches Array übergeben werden, denn die \texttt{mbuf}-Strukturen repräsentieren Pakete innerhalb von DPDK. Um nur die PacketInfo-Objekte durch das Programm reichen zu müssen, wäre das Array von \texttt{mbuf}-Strukturen zu durchlaufen und die Pointer jeweils in die PacketInfo-Objekte zu schreiben. Ein \texttt{mbuf} (Paket) gehört dabei genau einer PacketInfo. Wenn dann am Ende der Pipeline Pakete gesendet werden, müssten die Pointer der \texttt{mbuf}-Strukturen den PacketInfo-Objekten wieder entnommen und in ein Array geschrieben werden. Dies ist überflüssiger Aufwand, da es möglich ist, das empfangene \texttt{mbuf}-Array beizubehalten. Dies setzt der PacketContainer um. +DPDK liefert beim Pollen von Paketen ein Array von Pointern auf sogenannte \texttt{mbuf}-Strukturen. Auch beim Senden muss dem Framework ein solches Array übergeben werden, denn die \texttt{mbuf}-Strukturen repräsentieren Pakete innerhalb von DPDK. Um nur die \texttt{PacketInfo}-Objekte durch das Programm zu reichen, wäre das Array von \texttt{mbuf}-Strukturen zu durchlaufen und die Pointer jeweils in die PacketInfo-Objekte zu schreiben. Ein \texttt{mbuf}(-Paket) gehört dabei genau einer \texttt{PacketInfo}. Wenn am Ende der Pipeline Pakete gesendet werden, müssten die Pointer der \texttt{mbuf}-Strukturen den \texttt{PacketInfo}-Objekten wieder entnommen und in ein Array geschrieben werden. Dies ist überflüssiger Aufwand, da es möglich ist, das empfangene \texttt{mbuf}-Array beizubehalten. Dies setzt der \texttt{PacketContainer} um. \begin{figure} \centering @@ -66,16 +50,18 @@ DPDK liefert beim Pollen von Paketen ein Array von Pointern auf sogenannte \text \label{Klassendiagramm_PacketContainer} \end{figure} -Der PacketContainer ist keine aktive Klasse und wird aufgerufen um spezielle, in Dagramm \ref{Klassendiagramm_Packet} angegebene Aufgaben umzusetzen. Eine dieser Aufgaben ist das polling von Paketen, der Ablauf wird im Sequenzdiagramm \ref{Sequenzdiagramm_PacketDissection} dargestellt. Eine weitere Aufgabe ist das verwerfen von Paketen, welches durch \textit{drop\_packet(int index)} umgesetzt wird. Hierbei wird dem NetworkPacketHandler mitgeteilt, welcher \texttt{mbuf} verworfen werden soll und die Referenzen im PacketContainer selbst gelöscht. Es ist aber auch möglich, mittels \textit{take\_packet(int Index):PacketInfo*} Pakete aus dem PacketContainer zu entfernen, ohne sie zu löschen. Dafür werden nur die PacketContainer internen Referenzen auf den \texttt{mbuf} und seine PacketInfo zu Nullreferenzen gesetzt und die PacketInfo zurückgegeben. Diese entnommenen Pakete können später wieder mit \textit{add\_packet(PacketInfo* pkt\_info):int} eingefügt werden. Dafür wird dieses Paket hinter die bereits existenten Pakete im \texttt{mbuf}-Array gespeichert. Selbiges wird für die zugehörige PacketInfo gemacht. Zurückgegeben wird der Index, unterdem das neue Paket zukünftig erreichbar sein wird. Es können nicht nur zuvor entnommene Pakete einem PacketContainer hinzugefügt werden, sondern auch komplett neue. Dieses erstellen von Paketen ist mit dem Befehl \textit{get\_empty\_packet(PacketType pkt\_type):PacketInfo*} möglich. Hierbei wird für einen neuen \texttt{mbuf} Speicher aus einem \texttt{mempool} alloziert und eine zugehörige PacketInfo vom gewünschten PacketType erstellt. Mithilfe dieser PacketInfo, kann der Paket Kopf im Anschluss befüllt werden. Zuletzt müssen all diese Pakete auch wieder mit \textit{send\_packets()} versendet werden. Dafür wird das \texttt{mbuf}-Array falls notwendig umsortiert, da durch \textit{drop\_packet(int Index)} Lücken entstehen können und DPDK nicht mit Nullreferenzen umgehen kann. Zuletzt wird das Array über den NetworkPacketHandler an DPDK zur Versendung übergeben. +Der \texttt{PacketContainer} ist keine aktive Klasse und wird aufgerufen, um spezielle, im Abb. \ref{Klassendiagramm_PacketContainer} angegebene, Aufgaben umzusetzen. Eine dieser Aufgaben ist das Polling von Paketen, dessen Ablauf im Sequenzdiagramm \ref{Sequenzdiagramm_PacketDissection} dargestellt wird. Eine weitere Aufgabe ist das Verwerfen von Paketen, welches durch \texttt{drop\_packet(int index)} umgesetzt wird. Hierbei wird dem NetworkPacketHandler mitgeteilt, welcher \texttt{mbuf} verworfen werden soll und die Referenzen im \texttt{PacketContainer} selbst gelöscht. -Auch wenn bisher immer nur von je einem Array für \texttt{mbuf}s und PacketInfos gesprochen wurde, können es mehrere werden. Es gibt bei DPDK eine sogenannte BurstSize, welche angibt wie viel Pakete maximal auf einmal entgegengenommen und wieder versendet werden. Daran sind auch die Arrays größentechnisch angepasst. Da es aber durch Maßnahmen des Treatments und Analysers zur Erzeugung von neuen Paketen kommen kann, gibt es zusätzliche Arrays falls die ersten bereits voll sind. Die Verwaltung dieser Arrays ist in allen Funktionen enthalten und hat nach außen keinen sichtbaren Effekt. +Es ist aber auch möglich, mittels der Methode \texttt{take\_packet(int Index):PacketInfo*} Pakete aus dem \texttt{PacketContainer} zu entfernen, ohne sie zu löschen. Dafür werden nur die\\ \texttt{PacketContainer}-internen Referenzen auf den \texttt{mbuf} und seine \texttt{PacketInfo} zu Nullreferenzen gesetzt und die \texttt{PacketInfo} zurückgegeben. Diese entnommenen Pakete können später wieder mit \texttt{add\_packet(PacketInfo* pkt\_info):int} eingefügt werden. Dafür wird dieses Paket hinter den bereits existenten Pakete im \texttt{mbuf}-Array gespeichert. Selbiges wird für die zugehörige \texttt{PacketInfo} gemacht. Zurückgegeben wird der Index, unter dem das neue Paket zukünftig erreichbar sein wird. Es können nicht nur zuvor entnommene Pakete einem \texttt{PacketContainer} hinzugefügt werden, sondern auch komplett neue. Dieses Erstellen von Paketen ist mit dem Befehl \texttt{get\_empty\_packet(PacketType pkt\_type):PacketInfo*} möglich. Hierbei wird für einen neuen \texttt{mbuf} Speicher aus einem \texttt{mempool} alloziiert und eine zugehörige \texttt{PacketInfo} vom gewünschten \texttt{PacketType} erstellt. Mithilfe dieser \texttt{PacketInfo}, kann der Paketkopf im Anschluss befüllt werden. Zuletzt müssen all diese Pakete auch wieder mit \texttt{send\_packets()} versendet werden. Dafür wird das \texttt{mbuf}-Array, falls notwendig, umsortiert, da durch \texttt{drop\_packet(int index)} Lücken entstehen können und DPDK nicht mit Nullreferenzen umgehen kann. Zuletzt wird das Array über den NetworkPacketHandler an DPDK zur Versendung übergeben. + +Auch wenn bisher immer nur von je einem Array für \texttt{mbuf}s und \texttt{PacketInfos} gesprochen wurde, können es mehrere werden. Es gibt bei DPDK eine sogenannte BurstSize, welche angibt, wie viel Pakete maximal auf einmal entgegengenommen und wieder versendet werden können. Daran sind auch die Größen der Arrays angepasst. Da es aber durch Maßnahmen des \texttt{Treatments} und \texttt{Analysers} zur Erzeugung von neuen Paketen kommen kann, gibt es zusätzliche Arrays, falls die ersten bereits voll sind. Die Verwaltung dieser Arrays ist in allen Funktionen enthalten und hat nach außen keinen sichtbaren Effekt. \subsection{PacketInfo} -Die genaue Umsetzung, sowie die daraus resultierende Befüllung hat sich im Laufe der Entwicklungsphase sehr stark verändert. Dies hatte vor allem Performance-Gründe. In der aktuellen Variante ist die PacketInfo selbst nur für die Verwaltung des \texttt{mbuf}s sowie das Speichern seines Layer 3 und 4 Protokolls verantwortlich. +Die genaue Umsetzung, sowie die daraus resultierende Befüllung hat sich im Laufe der Entwicklungsphase sehr stark verändert. Dies hatte vor allem Performance-Gründe. In der aktuellen Variante ist die \texttt{PacketInfo} selbst nur für die Verwaltung des \texttt{mbuf}s sowie das Speichern seines Layer 3 und 4-Protokolls verantwortlich. -Um ausschließich notwendigen Informationen zu speichern, wird diese PacketInfo in eine protokollspezifische Variante gecastet. Diese spezialisierten Varianten erben von der eigentlichen PacketInfo und erweitern sie um Getter- und Setterfunktionen für die relevanten Header-Informationen ihrer jeweiligen Protokolle. +Um ausschließlich notwendige Informationen zu speichern, wird diese \texttt{PacketInfo} in eine protokollspezifische Variante gecastet. Diese spezialisierten Varianten erben von der eigentlichen \texttt{PacketInfo} und erweitern sie um Getter- und Setterfunktionen für die relevanten Header-Informationen ihrer jeweiligen Protokolle. -Auch wenn in Diagramm \ref{Klassendiagramm_Packet} PacketInfos mit IPv6 aufgeführt werden, sind diese noch nicht funktionsfähig. Es wurde sich entsprechend der Anforderungen zuerst auf IPv4 konzentriert. +Auch wenn in Diagramm \ref{Klassendiagramm_PacketInfo} \texttt{PacketInfos} mit IPv6 aufgeführt werden, sind diese noch nicht funktionsfähig. Es wurde sich entsprechend der Anforderungen zuerst auf IPv4 konzentriert. \begin{figure} \centering @@ -85,50 +71,51 @@ Auch wenn in Diagramm \ref{Klassendiagramm_Packet} PacketInfos mit IPv6 aufgefü \end{figure} \subsection{HeaderExtractor} -Wie bereits erwähnt, wurde die Extraktion der Header Informationen dezentralisiert und wird nur bei Abruf entsprechender Informationen durchgeführt. Dies führte zu einer Verringerung von Code für den HeaderExtractor im Laufe der Entwicklung, weshalb er in den PacketContainer integriert wurde. In obigen Sequenzdiagramm stellt er die Funktionen \textit{extract\_header\_info()} und \textit{fill\_info(rte\_mbuf* mbuf, PacketInfo* pkt\_inf)}. +Wie bereits erwähnt, wurde die Extraktion der Headerinformationen dezentralisiert und wird nur bei Abruf entsprechender Informationen durchgeführt. Dies führte zu einer Verringerung von Code für den \texttt{HeaderExtractor} im Laufe der Entwicklung, weshalb er in den \texttt{PacketContainer} integriert wurde. In obigen Sequenzdiagramm stellt er die Funktionen \texttt{extract\_header\_info()} und \texttt{fill\_info(rte\_mbuf* mbuf, PacketInfo* pkt\_inf)}. -Dabei wird in \textit{extract\_header\_info()} über die einzelnen Elemente des PacketContainers iteriert und für jeden \texttt{mbuf} die Funktion \textit{fill\_info(rte\_mbuf* mbuf, PacketInfo* pkt\_inf)} aufgerufen. Welche wiederum den PacketInfoCreator ausführt und den \texttt{mbuf} mit der zugehörigen PacketInfo verknüpft. +Dabei wird in \texttt{extract\_header\_info()} über die einzelnen Elemente des \texttt{PacketContainers} iteriert und für jeden \texttt{mbuf} die Funktion \texttt{fill\_info(rte\_mbuf* mbuf, PacketInfo* pkt\_inf)} aufgerufen, welche wiederum den \texttt{PacketInfoCreator} ausführt und den \texttt{mbuf} mit der zugehörigen \texttt{PacketInfo} verknüpft. \subsection{PacketInfoCreator} -Diese Klasse ist ein Hilfsmittel, um Vererbungsketten zu vermeiden. Ihre Aufgabe ist es die zum Paket passende PacketInfo Version zu erzeugen. Dabei ließt der PacketInfoCreator die Layer 3 und Layer 4 Protokoll IDs aus, legt die entsprechenden structs auf den Speicher und speichert sie in der frisch erzeugten PacketInfo. +Diese Klasse ist ein Hilfsmittel, um Vererbungsketten zu vermeiden. Ihre Aufgabe ist es, die zum Paket passende \texttt{PacketInfo}-Version zu erzeugen. Dabei liest der \texttt{PacketInfoCreator} die Layer 3 und Layer 4-Protokoll-IDs aus, legt die entsprechenden \texttt{structs} auf den Speicher und speichert sie in der frisch erzeugten \texttt{PacketInfo}. \section{Inspection} -Die Inspection ist für die Erkennung böswilliger IP Pakete zuständig und untersucht diese daher auf verdächtige Strukturen und Muster. Dazu wird auch eine eigene lokale Statistik erstellt, zur Auswertung genutzt und zur Informationsweitergabe mit einer globalen Statistik geteilt. +Die \texttt{Inspection} ist für die Erkennung böswilliger IP Pakete zuständig und untersucht diese daher auf verdächtige Strukturen und Muster. Dazu wird auch eine eigene lokale Statistik erstellt, zur Auswertung genutzt und zur Informationsweitergabe mit einer globalen Statistik geteilt. -Der Initializer erstellt für jeden genutzten Thread eine eigene Inspektion welche alle Pakete dieses Threads analysiert und DDoS Attacken erkennt. Dazu wird der Inspection jeweils ein PacketContainer übergeben, der eine Menge von Paketen enthält, die über das NIC Management eingegangen sind. +Der \texttt{Initializer} erstellt für jeden genutzten Thread eine eigene Inspektion, welche alle Pakete dieses Threads analysiert und DDoS-Attacken erkennt. Dazu wird der \texttt{Inspection} jeweils ein \texttt{PacketContainer} übergeben, der eine Menge von Paketen enthält, die über das \texttt{NicManagement} eingegangen sind. -Die Erkennung basiert auf einer Mustererkennung von zeitlich aufeinanderfolgenden Paketen nach einer Auftrennung in die Protokolle UDP, TCP und ICMP. UDP und ICMP Pakete werden rein mit einem vorher festgelegten Threshold geprüft, der sich an eine selbst berechnete Angriffsrate anpasst. TCP Pakete werden zusätzlich auf Zero und Small Window sowie auf SYN-FIN und SYN-FIN-ACK Muster überprüft. +Die Erkennung basiert auf einer Mustererkennung von zeitlich aufeinanderfolgenden Paketen nach einer Auftrennung in die Protokolle UDP, TCP und ICMP. UDP und ICMP Pakete werden ausschließlich mit einem vorher festgelegten Threshold geprüft, der sich an eine selbst berechnete Angriffsrate anpasst. TCP Pakete werden zusätzlich auf Zero und Small Window sowie auf SYN-FIN und SYN-FIN-ACK Muster überprüft. -Der Ablauf und Reihenfolge der Prüfungen der Inspection ist aus einer Versuchdurchführung mit einem DecisionTree für DDoS-Abwehr enstanden um einen möglichst schnellen und effizienten Ablauf zu finden. Implementiert wurde eine statische, nicht veränderliche Pipeline, die nach größten auzuschließenden Faktoren jedes Pakets vorgeht. +Der Ablauf und Reihenfolge der Prüfungen der \texttt{Inspection} ist aus einer Versuchsdurchführung mit einem DecisionTree für DDoS-Abwehr entstanden, um einen möglichst schnellen und effizienten Ablauf zu finden. Implementiert wurde eine statische, nicht veränderliche Pipeline, die nach den größten auszuschließenden Faktoren jedes Pakets vorgeht. -Der Ablauf kann grob in drei Filterstufen, auch Security Layers genannt, unterteilt werden. +Der Ablauf kann grob in drei Filterstufen, auch Security Layers genannt, unterteilt werden: \begin{enumerate} \item RFC Compliance \item Static Rules \item Dynamic Rules \end{enumerate} -Ob ein Paket dem RFC Standard entspricht wird bereits bei der PacketInfo klar. Die Inspection bietet die Möglichkeit, bestimmte Fehler zuzulassen oder Pakete mit bestimmten Fehlern zu blockieren und zu löschen. +Ob ein Paket dem RFC Standard entspricht, wird bereits bei der \texttt{PacketInfo} klar. Die Klasse \texttt{Inspection} bietet die Möglichkeit, bestimmte Fehler zuzulassen oder Pakete mit bestimmten Fehlern zu blockieren und zu löschen. -Die zweite Stufe der Filter setzt sich aus fest definierten Angriffen und Angriffsmustern zusammen. So sind zum Beispiel bei SYN-FIN und SYN-FIN-ACK Angriffen immer die Flags SYN und FIN oder SYN, FIN und ACK gesetzt, können sofort erkannt und das Paket verworfen werden. Weitere Angriffe die in der statischen Abwehr erkannt werden sind Zero- und Small-Window Angriffe. +Die zweite Stufe der Filter setzt sich aus fest definierten Angriffen und Angriffsmustern zusammen. So sind zum Beispiel bei SYN-FIN und SYN-FIN-ACK Angriffen immer die Flags SYN und FIN oder SYN, FIN und ACK gesetzt. So können diese sofort erkannt und das Paket verworfen werden. Weitere Angriffe, die in der statischen Abwehr erkannt werden, sind Zero- und Small-Window Angriffe. -In der dynamischen Filterstufe werden die Filterregeln entsprechend dem aktuellen Netzwerkverkehr und vorher eingegangenen Paketen angepasst. So dient ein Limit der Paketrate (engl. Threshold) dazu, UDP und TCP Floods abzuwehren. Eigene Verbindungstabellen der ausgehenden Netzwerkverbindungen lassen jedoch legitime Pakete die als Antwort auf eine bestehende Verbindung dienen weiterhin zu, um den legitimen Netzwerkverkehr nicht einzuschränken. - -Die Verknüpfung und Ablauf der Filterung wird in dem folgenden Diagramm vereinfacht dargestellt. -\begin{figure}[h] +\begin{figure}[H] \centering \includegraphics[width=\linewidth]{img/Security_Layers.png} \caption{Stufen der Sicherheit} \label{security_layers} \end{figure} -Im Diagramm zu Unterscheiden gilt: die Computer 1 bis 3 sind Angreifer mit unterschiedlichen Angriffen, die ebenso in unterschiedlichen Filterstufen als Angriff erkannt werden und Computer 4 als Nutzer mit legitimen Anfragen an den Server, die den Filterregeln entsprechen. -Ausgehender Verkehr aus dem internen System wird grundsätzlich vertraut und nicht zusätzlich gefiltert. Jedoch wird ausgehender Verkehr analysiert um die dynamischen Regeln anzupassen. +In der dynamischen Filterstufe werden die Filterregeln entsprechend dem aktuellen Netzwerkverkehr und vorher eingegangenen Paketen angepasst. So dient ein Limit der Paketrate (engl. Threshold) dazu, UDP und TCP Floods abzuwehren. Eigene Verbindungstabellen der ausgehenden Netzwerkverbindungen lassen jedoch legitime Pakete, die als Antwort auf eine bestehende Verbindung dienen, weiterhin zu, um den legitimen Netzwerkverkehr nicht einzuschränken. -Nach jedem Durchlauf eines PacketContainer werden die lokalen und globalen Statistiken aktualisiert. Die Weitergabe der Informationen an die Statistik erfolgt über einen eigenen interthread Kommunikationskanal zum globalen Statistik-Thread. Die globale Statistik führt alle einzelnen Informationen zusammen und macht sie dem Nutzer in einfacher weise abrufbar. +Die Verknüpfung und Ablauf der Filterung wird in der Abbildung. \ref{security_layers} vereinfacht dargestellt. + +Im Diagramm \ref{security_layers} muss Folgendes unterschieden werden: Die Computer 1 bis 3 sind Angreifer mit unterschiedlichen Angriffen, die ebenso in unterschiedlichen Filterstufen als Angriff erkannt werden und Computer 4 als Nutzer mit legitimen Anfragen an den Server, die den Filterregeln entsprechen. +Ausgehender Verkehr aus dem internen System wird grundsätzlich vertraut und nicht zusätzlich gefiltert. Jedoch wird ausgehender Verkehr analysiert, um die dynamischen Regeln anzupassen. + +Nach jedem Durchlauf eines \texttt{PacketContainer}s werden die lokalen und globalen Statistiken aktualisiert. Die Weitergabe der Informationen an die Statistik erfolgt über einen eigenen Interthread- Kommunikationskanal zum globalen Statistik-Thread. Die globale Statistik führt alle einzelnen Informationen zusammen und macht sie dem Nutzer in einfacher Weise abrufbar. \begin{figure}[h] \centering - \includegraphics[width=\linewidth]{img/inspection_ablauf.png} + \includegraphics[angle=90, width=\linewidth]{img/inspection_ablauf.png} \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode \texttt{analyzePacket()} der Inspection} \label{inspection_activity} \end{figure} @@ -136,30 +123,22 @@ Nach jedem Durchlauf eines PacketContainer werden die lokalen und globalen Stati \section{Treatment} -Das \texttt{Treatment}, welches für die Behandlung der SYN-Flut zuständig ist, erhält vom \texttt{Thread} zwei Pointer auf \texttt{PacketContainer}. Für jede Senderichtung, sowohl von Intern nach Extern als auch umgekehrt, existiert einer dieser Container. Der Ablauf in der Behandlung von Paketen unterscheidet sich basierend auf deren Senderichtung. Jedes Paket wird im \texttt{Treatment} zwar einzeln, allerdings im Kontext der gesamten Verbindung betrachtet. Die Behandlung im \texttt{Treatment} beginnt mit dem Iterieren über die Einträge im jeweiligen \texttt{PacketContainer}. Hierbei wird zugleich geprüft, ob das gerade betrachtete Paket bereits gelöscht wurde, oder von einem Typ ist, welcher nicht im \texttt{Treatment} behandelt wird. Dies ist auch im globalen Ablauf der Funktion \texttt{treat\_packets()} in Abbildung \ref{Aktivität_treat_packet_0} sowie \ref{Aktivität_treat_packet_1} zu erkennen. Sollte dies der Fall sein, wird ebendieser Eintrag übersprungen. Sollte es sich bei dem gerade betrachteten Paket beispielsweise um ein UDP Paket handeln, so wird dieses im Treatment nicht weiter betrachtet, da dies bereits im \texttt{Analyzer} geschah. +Das \texttt{Treatment}, welches für die Behandlung der SYN-Flut zuständig ist, erhält vom \texttt{Thread} zwei Pointer auf \texttt{PacketContainer}. Für jede Senderichtung, sowohl von Intern nach Extern als auch umgekehrt, existiert einer dieser Container. Der Ablauf in der Behandlung von Paketen unterscheidet sich basierend auf deren Senderichtung. Jedes Paket wird im \texttt{Treatment} zwar einzeln, allerdings im Kontext der gesamten Verbindung betrachtet. Die Behandlung im \texttt{Treatment} beginnt mit dem Iterieren über die Einträge im jeweiligen \texttt{PacketContainer}. Hierbei wird zugleich geprüft, ob das gerade betrachtete Paket bereits gelöscht wurde, oder von einem Typ ist, welcher nicht im \texttt{Treatment} behandelt wird. Dies ist auch im globalen Ablauf der Funktion \texttt{treat\_packets()} in Abbildung \ref{Aktivität_treat_packet_0} sowie \ref{Aktivität_treat_packet_1} zu erkennen. Sollte dies der Fall sein, wird ebendieser Eintrag übersprungen. Sollte es sich bei dem gerade betrachteten Paket beispielsweise um ein UDP Paket handeln, so wird dieses im Treatment nicht weiter betrachtet, da dies bereits im \texttt{Analyzer} geschah. -Nach diesen ersten Tests findet jeweils eine Fallunterscheidung statt. Für Pakete, welche von extern nach intern geschickt werden sollen, gilt: +Nach diesen ersten Tests findet jeweils eine Fallunterscheidung statt. Für Pakete, welche von extern nach intern geschickt werden sollen, gilt: -Falls es sich bei dem Paket um ein TCP-SYN-Paket handelt, so wird als Antwort hierauf ein SYN-ACK generiert, dessen Sequenznummer durch einen, vom Programm berechneten, SYN-Cookie ersetzt wird. Hierzu existiert die Methode \texttt{calc\_cookie\_hash()}, welche 24 der 32 Bit langen Sequenznummer generiert, welche später mit 8 Bit Timestamp in der Methode \texttt{treat\_packets()} aufgefüllt werden. Dieser SYN-Cookie enthält Informationen über die Verbindungsentitäten, sowie zur Verbesserung der Effektivität einen Zeitstempel und ein Secret. Dieser SYN-Cookie ermöglicht es, im Verlauf des Verbindungsaufbaus auf das Speichern von Informationen über die Verbindung zu verzichten. Somit wird die Angriffsfläche von SYN-Floods effektiv minimiert. +Falls es sich bei dem Paket um ein TCP-SYN-Paket handelt, so wird als Antwort hierauf ein SYN-ACK generiert, dessen Sequenznummer durch einen, vom Programm berechneten, SYN-Cookie ersetzt wird. Hierzu existiert die Methode \texttt{calc\_cookie\_hash()}, welche 24 der 32 Bit langen Sequenznummer generiert, welche später mit 8 Bit Timestamp in der Methode \texttt{treat\_packets()} aufgefüllt werden. Dieser SYN-Cookie enthält Informationen über die Verbindungsentitäten, sowie zur Verbesserung der Effektivität einen Zeitstempel und ein Secret. Dieser SYN-Cookie ermöglicht es, im Verlauf des Verbindungsaufbaus auf das Speichern von Informationen über die Verbindung zu verzichten. Somit wird die Angriffsfläche von SYN-Floods effektiv minimiert. -Sollte ein ACK als Reaktion auf dieses SYN-ACK erhalten werden, so ist durch die Funktion \texttt{check\_syn\_cookie()} zu überprüfen, ob der empfangene Cookie in Form der Sequenznummer plausibel ist (Siehe Abb. \ref{check_syn_cookie}). Das bedeutet, dass der Zeitstempel maximal eine Zeiteinheit alt ist, welche in diesem Programm 64 Sekunden dauert, und der restliche Cookie mit dem erwarteten Cookie übereinstimmt. Der Cookie setzt sich insgesamt zusammen aus 8 Bit Timestamp, sowie 24 Bit Hashwert über externe und interne IP-Adresse, externe und interne Portnummer sowie dem Timestamp und dem Cookie\_Secret. -Desweiteren ist eine Verbindung mit dem internen Server, spezifiziert in der DestIP des ACK-Paketes, aufzubauen. Zudem muss die dem ACK hinzugefügten Payload gespeichert werden, auch dies geschieht in einer separaten Map, der ACKmap. Dieses ACK-Paket muss nach erfolgreichem Verbindungsaufbau mit dem internen Server an ebendiesen verschickt werden. +Sollte ein ACK als Reaktion auf dieses SYN-ACK erhalten werden, so ist durch die Funktion \texttt{check\_syn\_cookie()} zu überprüfen, ob der empfangene Cookie in Form der Sequenznummer plausibel ist (Siehe Abb. \ref{check_syn_cookie}). Das bedeutet, dass der Zeitstempel maximal eine Zeiteinheit alt ist, welche in diesem Programm 64 Sekunden dauert, und der restliche Cookie mit dem erwarteten Cookie übereinstimmt. Der Cookie setzt sich insgesamt zusammen aus 8 Bit Timestamp, sowie 24 Bit Hashwert über externe und interne IP-Adresse, externe und interne Portnummer sowie dem Timestamp und dem Cookie\_Secret. +Desweiteren ist eine Verbindung mit dem internen Server, spezifiziert in der DestIP des ACK-Paketes, aufzubauen. Zudem muss die dem ACK hinzugefügten Payload gespeichert werden, auch dies geschieht in einer separaten Map, der ACKmap. Dieses ACK-Paket muss nach erfolgreichem Verbindungsaufbau mit dem internen Server an ebendiesen verschickt werden. -Wird ein SYN-ACK von extern empfangen, so ist dies ohne Veränderung an das interne Netz zuzustellen. Allerdings muss hier ein Eintrag in der Offsetmap erzeugt werden, wobei der Offset realisierungsbedingt null ist. +Wird ein SYN-ACK von extern empfangen, so ist dies ohne Veränderung an das interne Netz zuzustellen. Allerdings muss hier ein Eintrag in der Offsetmap erzeugt werden, wobei der Offset realisierungsbedingt null ist. Werden Pakete ohne gesetzte Flags, beziehungsweise nur mit gesetztem ACK-Flag verschickt, so findet eine Sequenznummernzuordnung und eine Anpassung von Sequenznummern statt. Hierzu wird eine Densemap mit individueller Hashfunktion, in diesem Fall XXH3, verwendet. Bei der Densemap handelt es sich um eine besonders effiziente Hashmap, welche ein Einfügen, Suchen und Löschen in bis zu vier mal weniger Zeit als eine unordered\_map ermöglicht. Die Auswahl der Hashfunktion XXH3 ist dadurch motiviert, dass sie extrem schnell ist und dennoch kaum Kollisionen erzeugt. Insbesondere werden durch sie bereits auf handelsüblichen Computersystemen Hashraten von bis zu 31.5 Gbit/s erzielt. - + Der Ablauf bei Empfang eines solchen Paketes ist wie folgt: Bei eingehenden Paketen wird ein zuvor berechneter Offset, welcher in der Offsetmap für jede Verbindung gespeichert ist, von der ACK-Nummer subtrahiert. -Wird ein ACK empfangen, welches zu einer Verbindung gehört, in deren Info finseen auf true gesetzt ist, so muss die ACK-Nummer angepasst, das Paket an den internen Server geschickt und der Eintrag in der Densemap verworfen werden. - -Falls ein Paket mit gesetzem RST-Flag von extern empfangen wird, wird der Eintrag in der Densemap gelöscht und das empfangene Paket an den internen Server weitergeleitet. Hierbei muss keine Anpassung der ACK-Nummer vorgenommen werden. - -Sollte ein FIN empfangen werden, so muss im Info-Struct, welches Teil der Offsetmap ist, der Wert finseen auf true gesetzt werden. In diesem Fall ist das Paket nach Anpassung der ACK-Nummer weiterzuleiten. - - - -Im zweiten Fall der übergeordneten Fallunterscheidung erhält das Programm den \texttt{PacketContainer} der Pakete, welche das Netz von intern nach extern verlassen wollen. Auch hier wird, bevor ein Paket der Behandlung unterzogen wird, geprüft, ob das Paket nicht bereits gelöscht wurde, oder es sich um ein Paket falschen Typs handelt. +Wird ein ACK empfangen, welches zu einer Verbindung gehört, in deren Info finseen auf true gesetzt ist, so muss die ACK-Nummer angepasst, das Paket an den internen Server geschickt und der Eintrag in der Densemap verworfen werden. Falls ein Paket mit gesetzem RST-Flag von extern empfangen wird, wird der Eintrag in der Densemap gelöscht und das empfangene Paket an den internen Server weitergeleitet. Hierbei muss keine Anpassung der ACK-Nummer vorgenommen werden. @@ -192,28 +171,28 @@ Desweiteren könnte es unter Umständen erforderlich werden, die Einträge mit e \label{Aktivität_treat_packet_0} \end{figure} \begin{figure}[h] - \centering - \includegraphics[width=0.96\linewidth]{img/treat_packets_1.pdf} - \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode treat\_packets(), Teil: Pakete nach Extern} - \label{Aktivität_treat_packet_1} + \centering + \includegraphics[width=0.96\linewidth]{img/treat_packets_1.pdf} + \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode \texttt{treat\_packets()}, Teil: Pakete nach Extern} + \label{Aktivität_treat_packet_1} \end{figure} \begin{figure}[t] \centering \includegraphics[width=\linewidth]{img/check_typ_syn_cookie_neu.pdf} - \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode check\_syn\_cookie()} + \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode \texttt{check\_syn\_cookie()}} \label{check_syn_cookie} \end{figure} - Nachdem ein ACK als Reaktion auf ein SYN-ACK bei dem zu entwerfenden System angekommen ist, wird die Methode \texttt{check\_typ\_syn\_cookie()} aufgerufen. - Grundsätzlich wird hier überprüft, ob der Hash-Wert aus dem empfangenen Paket mit dem eigens berechneten Hash-Wert übereinstimmt. Falls dies nicht der Fall ist oder die Differenz der Zeitstempel zu groß ist, wird ein Paket mit gesetzten Reset-Flag (RST) an den Sender geschickt. Dieses Flag zeigt an, dass die Verbindung beendet werden soll. Andernfalls wird die Verbindung als legitim erkannt und das Paket in der ACKmap zwischengespeichert, bis die Verbindung mit dem internen System erfolgreich war. - +Nachdem ein ACK als Reaktion auf ein SYN-ACK bei dem zu entwerfenden System angekommen ist, wird die Methode \texttt{check\_typ\_syn\_cookie()} aufgerufen. +Grundsätzlich wird hier überprüft, ob der Hash-Wert aus dem empfangenen Paket mit dem eigens berechneten Hash-Wert übereinstimmt. Falls dies nicht der Fall ist oder die Differenz der Zeitstempel zu groß ist, wird ein Paket mit gesetzten Reset-Flag (RST) an den Sender geschickt. Dieses Flag zeigt an, dass die Verbindung beendet werden soll. Andernfalls wird die Verbindung als legitim erkannt und das Paket in der ACKmap zwischengespeichert, bis die Verbindung mit dem internen System erfolgreich war. -\begin{figure}[t] +Abbildung \ref{createcookiesecret} zeigt die parameterlose Methode \texttt{create\_cookie\_secret()}. Zu Beginn werden drei 16-Bit lange Zufallszahlen generiert, wobei auf die Funktion \texttt{rand()} aus der C Standardbibliothek zugegriffen wird. Der erste mit \texttt{rand()} generierte Wert wird um 48 Bit nach links verschoben, der zweite um 32 Bit. Diese beiden Werte werden danach bitweise ODER miteinander verknüpft. Dieser verknüpfte Wert wird dann wiederum mit der dritten zufälligen 16-Bit Zahl bitweise ODER verknüpft. Das Ergebnis dieser Verknüpfung ist eine 64-Bit lange Zufallszahl, die von der Methode zurückgegeben wird. + +\begin{figure}[H] \centering \includegraphics[width=\linewidth]{img/create_cookie_secret_neu.pdf} - \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode \textit{create\_cookie\_secret()}} + \caption{Aktivitätsdiagramm der Methode \texttt{create\_cookie\_secret()}} \label{createcookiesecret} \end{figure} -Abbildung \ref{createcookiesecret} zeigt die parameterlose Methode \texttt{create\_cookie\_secret()}. Zu Beginn werden drei 16-Bit lange Zufallszahlen generiert, wobei auf cie Funktion \textit{rand()} aus der C Standardbibliothek zugegriffen wird. Der erste mit \texttt{rand()} generierte Wert wird um 48 Bit nach links verschoben, der zweite um 32 Bit. Diese beiden Werte werden danach bitweise ODER miteinander verknüpft. Dieser verknüpfte Wert wird dann wiederum mit der dritten zufälligen 16-Bit Zahl bitweise ODER verknüpft. Das Ergebnis dieser Verknüpfung ist eine 64-Bit lange Zufallszahl, die von der Methode zurückgegeben wird. \end{document} diff --git a/doc/review_2/chapters/5-kimai.tex b/doc/review_2/chapters/5-kimai.tex index bda3208..0be59d2 100644 --- a/doc/review_2/chapters/5-kimai.tex +++ b/doc/review_2/chapters/5-kimai.tex @@ -71,7 +71,7 @@ In dieser Kalenderwoche liegt der Ist-Wert fast 20h unter diesen 75h, nämlich b In der Kalenderwoche 18 und der Kalenderwoche 19 liegt der tatsächliche Wert nur noch knapp unter den angestrebten 150 Stunden. In den beiden letzten Wochen der ersten Phase werden diese 150h sogar stark übertroffen. -Somit lässt sich generell ein positiver Trend ablesen. Es wird jedoch erwartet, dass der in der kommenden Projektphase aufgebrachte Aufwand nicht weiter stark ansteigen wird, da es neben dem Softwareprojekt noch zahlreiche andere Aufgaben für das Studium zu erledigen gibt. Somit ist es für die meisten Studierende kaum möglich, mehr als 20 bis 30 Stunden für dieses Projekt in Anspruch zu nehmen. +Somit lässt sich generell ein positiver Trend ablesen. Es wird jedoch erwartet, dass der in der kommenden Projektphase aufgebrachte Aufwand nicht weiter stark ansteigen wird, da es neben dem Softwareprojekt noch zahlreiche andere Aufgaben für das Studium zu erledigen gibt. Somit ist es für die meisten Studierenden kaum möglich, mehr als 20 bis 30 Stunden für dieses Projekt in Anspruch zu nehmen. \begin{figure} [h] \centering @@ -189,7 +189,7 @@ Würden wir in den kommenden Wochen (KW 25-29) \glqq lediglich\grqq{} den theore \label{kimai10} \end{figure} -Die Abbildung \ref{kimai10} zeigt den Zeitaufwand der einzelnen Teammitglieder in den Kalenderwochen 17 bis 24. In den Kalenderwochen 17 bis 21 (Planungs- und Entwurfsphase) ist grundsätzlich ein Anstieg bei den meisten Teammitgliedern zu sehen. In den folgenden Wochen (Implementierungsphase) ist dieser nicht mehr so stark zu erkennen. Auch nimmt in den Kalenderwochen 22 bis 24 der Abstand zwischen den einzelnen Punkte in der Abb. \ref{kimai10} ab. Das heißt, dass der Zeitaufwand der einzelnen Teammitglieder sich nicht mehr so stark unterscheidet wie das zum Beispiel in KW 20 der Fall ist. So liegt etwa die Spannweite in KW 20 bei über 39h, während in KW 22 diese bei unter 13h liegt. +Die Abbildung \ref{kimai10} zeigt den Zeitaufwand der einzelnen Teammitglieder in den Kalenderwochen 17 bis 24. In den Kalenderwochen 17 bis 21 (Planungs- und Entwurfsphase) ist grundsätzlich ein Anstieg bei den meisten Teammitgliedern zu sehen. In den folgenden Wochen (Implementierungsphase) ist dieser nicht mehr so stark zu erkennen. Auch nimmt in den Kalenderwochen 22 bis 24 der Abstand zwischen den einzelnen Punkten in der Abb. \ref{kimai10} ab. Das heißt, dass der Zeitaufwand der einzelnen Teammitglieder sich nicht mehr so stark unterscheidet wie das zum Beispiel in KW 20 der Fall ist. So liegt etwa die Spannweite in KW 20 bei über 39h, während in KW 22 diese bei unter 13h liegt. \begin{align*} R_{KW20} = 52h\: 1min - 12h\: 25min = 39h\: 36min \end{align*} diff --git a/doc/review_2/chapters/6-abkuerzungsverzeichnis.tex b/doc/review_2/chapters/6-abkuerzungsverzeichnis.tex index 85d5280..50e23c0 100644 --- a/doc/review_2/chapters/6-abkuerzungsverzeichnis.tex +++ b/doc/review_2/chapters/6-abkuerzungsverzeichnis.tex @@ -2,7 +2,7 @@ \graphicspath{{\subfix{../img/}}} \begin{document} -\chapter{Abkürzungsverzeichnis}\thispagestyle{fancy} +\chapter*{Abkürzungsverzeichnis}\thispagestyle{plain} \begin{description} \item[DDoS] Distributed Denial-of-Service \item[DoS] Denial-of-Service diff --git a/doc/review_2/review_2.tex b/doc/review_2/review_2.tex index bd589dd..5e38260 100644 --- a/doc/review_2/review_2.tex +++ b/doc/review_2/review_2.tex @@ -25,7 +25,7 @@ /Title (SWP2021 AntiDoS - Entwurfsdokumentation) /Creator (TeX) /Producer (pdfTeX 3.14) - /Author (Fabienne Göpfert, Leon Leisten, Felix Husslein, Robert Jeutter, Jakob Lerch, Tim Häußler, Johannes Lang, Tobias Scholz) + /Author (Fabienne Göpfert, Leon Leisten, Felix Hußlein, Robert Jeutter, Jakob Lerch, Tim Häußler, Johannes Lang, Tobias Scholz) /Subject (Abwehr von Denial-of-Service-Angriffen durch effiziente User-Space Paketverarbeitung) } @@ -69,7 +69,7 @@ \centering \begin{tabular}{l r} Fabienne Göpfert & Tim Häußler \\ - Felix Husslein & Robert Jeutter \\ + Felix Hußlein & Robert Jeutter \\ Johannes Lang & Leon Leisten \\ Jakob Lerch & Tobias Scholz \\ \end{tabular} @@ -81,7 +81,6 @@ \end{center} \end{titlepage} \pagebreak - \tableofcontents {\protect\thispagestyle{fancy} \subfile{chapters/1-einleitung} diff --git a/doc/review_3/references.bib b/doc/review_3/references.bib index 7873bfa..747e50f 100644 --- a/doc/review_3/references.bib +++ b/doc/review_3/references.bib @@ -85,7 +85,7 @@ YEAR = {2000}, HOWPUBLISHED = {Website}, NOTE = {Aufgerufen 11.05.2021}, - URL = {{https://www.ndss-symposium.org/wp-content/uploads/2020/02/24007-paper.pdf}} + URL = {{https://www.ndss-symposium.org/wp-content/uploads/2020/02/24007-paper.pdf"}} } @misc{swmetriken, @@ -94,16 +94,9 @@ YEAR = {2019}, HOWPUBLISHED = {Website}, NOTE = {Aufgerufen 09.07.2021}, - URL = {{https://www.dev-insider.de/was-sind-softwaremetriken-a-813487}} + URL = {{https://www.dev-insider.de/was-sind-softwaremetriken-a-813487/"}} } -@misc{testbed, - TITLE = {Testbed}, - YEAR = {2019}, - HOWPUBLISHED = {Website}, - NOTE = {Aufgerufen 19.07.2021}, - URL = {{https://de.wikipedia.org/wiki/Testbed}} -} \endinput %%