Побудова фільтрів Блума реконфігуровними засобами для вирішення задач інформаційної безпеки
DOI:
https://doi.org/10.18372/2225-5036.25.13594Ключові слова:
захист інформації, апаратне прискорення, ПЛІС, фільтр Блума, сигнатура, модуль розпізнаванняАнотація
Системи виявлення вторгнень, антивіруси, додатки протидії мережевим хробакам, та інші засоби технічного захисту, робота яких заснована на використанні сигнатур, мають вирішувати в реальному часі обчислювально складну задачу множинного розпізнавання рядків. Програмні рішення вже не впорюються з цією проблемою через сталий зріст об’єму мережевого трафіку, кількості та складності атак. Тому все більшого поширення набувають апаратні рішення з використанням реконфігуровних пристроїв на базі ПЛІС типу FPGA, які поєднують в собі близьку до апаратної продуктивність із гнучкістю програмного забезпечення. На сьогодні найбільш поширеними є три основні підходи щодо побудови схем множинного розпізнавання на ПЛІС: асоціативна пам’ять, фільтр Блума та цифрові автомати. У даній статті досліджено властивості другого з перелічених підходів – фільтра Блума. Розглянуто базову схему та її модифікації. Проаналізовані особливості (переваги та недоліки) підходу в сенсі покращення вартісних, швидкісних та функціональних показників ефективності, а також показників масштабування. Досліджено специфіку реалізації фильтра Блума на ПЛІС.
Посилання
С. Казмірчук, А. Корченко, Т. Паращук, "Аналіз систем виявлення вторгнень", Захист інфор-мації, Т. 20, № 4, С. 259-276, 2018.
Б. Смит, Методы и алгоритмы вычислений на строках. Теоретические основы регулярных вычисле-ний. Пер. с англ. М.: Вильямс, 2006, 496 с.
С. Гільгурт, "Множинне розпізнавання рядків у системах виявлення вторгнення на базі ре-конфігуровних обчислювачів", Сучасні комп’ютерні системи та мережі: розробка та використання: матері-али 5-ої Міжнар. наук.-техн. конф. ACSN-2011, 29 вере-сня – 01 жовтня 2011, Львів, Україна. Л.: Вид-во Нац. ун-ту «Львів. політехніка», С. 54–56, 2011.
С. Гильгурт, "Реконфигурируемые вычи-слители. Аналитический обзор", Электронное модели-рование, Т. 35, № 4, С.49-72, 2013.
С. Гильгурт, "Применение реконфигури-руемых вычислителей для аппаратного ускорения сигнатурных систем защиты информации" // Тез. доп. Мiжнар. наук.-техн. конф. «Моделювання-2018». – Київ: Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, С. 107-110, 2018.
B. Bloom, "Space/time trade-offs in hash coding with allowable errors", Communications of the ACM, Vol. 13, No. 7, pp. 422-426, 1970.
D. Pryor, M. Thistle, N. Shirazi, "Text searching on Splash 2", IEEE Workshop on FPGAs for Custom Computing Machines, pp. 172-177, 1993.
A. Broder, M. Mitzenmacher, "Network applications of bloom filters: A survey", Internet Mathe-matics. Vol. 1, No. 4, pp. 485-509, 2004.
S. Dharmapurikar, P. Krishnamurthy, T. Sproull, J. Lockwood, "Deep packet inspection using parallel bloom filters", IEEE Micro, Vol. 24, No. 1, pp. 52-61, 2004.
S. Dharmapurikar, M. Attig, J. Lockwood, "Design and Implementation of a String Matching Sys-tem for Network Intrusion Detection using FPGA-based Bloom Filters", Washington University in St. Louis Engi-neering D. o. C. S.: Scholarship W. U. O., 2004.
T. Kocak, I. Kaya, "Low-power bloom filter architecture for deep packet inspection", IEEE Communi-cations Letters, Vol. 10, No. 3, pp. 210-212, 2006.
N. Artan, K. Sinkar, J. Patel, H. Chao, "Ag-gregated Bloom Filters For Intrusion Detection and Pre-vention Hardware", IEEE Global Telecommunications Conference (GlobeCOM), pp. 349–354, 2007.
Y. Chen, A. Kumar, J. Xu, "A New Design of Bloom Filter for Packet Inspection Speedup", IEEE Global Telecommunications Conference (GlobeCOM), pp. 1-5, 2007.
J. Harwayne-Gidansky, D. Stefan, I. Dalal, "FPGA-based SoC for real-time network intrusion detec-tion using counting bloom filters", Conference Proceedings - IEEE Southeastcon-2009, Article number 5174096, pp. 452-458, 2009.
S. Geravand, M. Ahmadi, "Bloom filter ap-plications in network security: A state-of-the-art sur-vey", Computer Networks, Vol. 57, No. 18, pp. 4047-4064, 2013.
В. Евдокимов, А. Давиденко, С. Гильгурт, "Централизованный синтез реконфигурируемых аппаратных средств информационной безопасности на высокопроизводительных платформах", Захист інформації, Т. 20, № 4, С. 247-258, 2018.
L. Carter, M. Wegman, "Universal classes of hashing functions Bloom filter applications in network security: A state-of-the-art survey", Computer Networks, Vol. 57, No. 18, pp. 4047-4064, 2013.
M. Ramakrishna, E. Fu, E. Bahcekapili, "Ef-ficient hardware hashing functions for high perfor-mance computers", IEEE Transactions on Computers, Vol. 46, No. 12, pp. 1378-1381, 1997.
L. Fan, P. Cao, J. Almeida, A. Broder, "Summary cache: A scalable wide-area Web cache shar-ing protocol", IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 8, No. 3, pp. 281-293, 2000.
