Formal Analysis of SDNsec: Attacks and Corrections for Payload, Route Integrity and Accountability
Analyse formelle du protocole SDNsec : Attaques et corrections pour l'intégrité du payload, de la route et la responsabilité
Résumé
Modern networks increasingly rely on Software-Defined Networking (SDN) to achieve flexibility and efficiency, which makes it more critical to ensure their security. Particularly, it is crucial to ensure the integrity of packets routing within the Network. In this paper, we address key security challenges within SDN architectures with a particular focus on the data plane. We explore these challenges through the lens of a security solution called SDNsec. We identify three fundamental security properties, namely payload integrity, route integrity and accountability. We define these security properties in the formal framework of the applied Π-Calculus. Likewise, we suggest two levels of route integrity: strong and weak, depending on the protocol's requirements. We use ProVerif, a cryptographic protocol verifier, to conduct a formal analysis of the security of SDNsec. Thanks to our models, we discover several flaws on all the aforementioned properties. In response, we propose corrective measures to enhance SDNsec's security. Moreover, to ensure that such attacks are feasible and that our improvements are effective, we implement and test SDNsec and our corrected solution using the RYU controller and Mininet network emulator.
Les réseaux modernes dépendent de plus en plus des réseaux définis par logiciel (SDN) pour atteindre la flexibilité et l'efficacité, ce qui rend encore plus crucial d'assurer leur sécurité. En particulier, il est essentiel de garantir l'intégrité du routage des paquets au sein du réseau. Dans cet article, nous abordons les principaux défis de sécurité au sein des architectures SDN en nous concentrant particulièrement sur le plan de données. Nous explorons ces défis à travers le prisme d'une solution de sécurité appelée SDNsec. Nous identifions trois propriétés de sécurité fondamentales, à savoir l'intégrité de la charge utile, l'intégrité de la route et la responsabilité. Nous définissons ces propriétés de sécurité dans le cadre formel du π-calcul appliqué. De même, nous suggérons deux niveaux d'intégrité de la route : fort et faible, en fonction des exigences du protocole. Nous utilisons ProVerif, un vérificateur de protocoles cryptographiques, pour effectuer une analyse formelle de la sécurité de SDNsec. Grâce à nos modèles, nous découvrons plusieurs failles sur toutes les propriétés susmentionnées. En réponse, nous proposons des mesures correctives pour améliorer la sécurité de SDNsec. De plus, pour nous assurer que de telles attaques sont réalisables et que nos améliorations sont efficaces, nous implémentons et testons SDNsec et notre solution corrigée en utilisant le contrôleur RYU et l'émulateur de réseau Mininet.
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