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面向GTP_IPS系统的用户面流量监控模块设计与实现

作　者: 李瑞雪
导　师: 赵大哲
学　校: 东北大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 3G核心网 GTP协议 IPS GTP用户面流量监控
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 37次
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内容摘要

随着第三代移动通信(3G)网络应用的普及和发展,其自身的安全问题也日益受到人们的广泛关注。GTP协议作为3G核心网中最为重要的一种IP承载和隧道封装协议,其自身没有采用任何安全机制,因此,存在明显的安全漏洞,容易被攻击者所利用,从而使3G核心网面临巨大的安全威胁。针对该问题,开展了GTP协议的安全过滤及防护技术研究,设计并开发了具有GTP控制面和用户面安全防护功能的GTP_IPS系统。本文主要涉及GTP_IPS系统中GTP用户面流量监控模块的设计与实现。首先分析了3G核心网中GTP用户面面临的众多安全威胁,概述了国内外各大安全厂商开发的GTP防护产品对用户面流量的防护功能。在此基础上,结合GTP协议的特性,设计并实现了GTP用户面流量监控模块,主要支持以下功能：支持对GTP用户面的TEID和序列号进行信息维护与检测；支持包括IPv4、TCP、UDP、HTTP等协议在内的GTP用户面数据的分层解析；支持对HTTP业务还原以及内容审计；支持针对GTP用户面的攻击检测,如GTP-in-GTP攻击检测。为了测试该模块功能的有效性,搭建了实验室仿真测试环境,利用GTP测试仪等多种测试工具对本模块进行了测试。测试结果表明,面向GTP_IPS系统的用户面流量监控模块能够有效地应对GTP用户面面临的各种安全威胁,能够满足GTP_IPS对用户面流量的防护需求。本文的工作是在国家自然科学基金资助下完成的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 论文研究内容  12-13
  1.4 论文结构  13-14
第2章相关协议标准及GTP_IPS系统  14-24
  2.1 GTP协议简介  14-18
    2.1.1 GTP协议的演进及应用  14-16
    2.1.2 GTP消息  16-18
  2.2 NEL简介  18-21
    2.2.1 NEL的特征  18-20
    2.2.2 基于NEL的软件开发模式  20-21
  2.3 GTP_IPS系统简介  21-23
    2.3.1 GTP_IPS系统体系结构  21-22
    2.3.2 GTP_IPS系统中控制面监控模块的功能及模块结构  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 GTP用户面流量深度监控方案  24-36
  3.1 GTP用户面流量安全威胁分析  24
  3.2 GTP用户面流量监控方案  24-35
    3.2.1 伪造GTP首部威胁监控方案  24-26
    3.2.2 负载含有害信息威胁监控方案  26-34
    3.2.3 GTP-in-GTP威胁监控方案  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章 GTP用户面流量监控模块设计与实现  36-60
  4.1 设计目标  36
  4.2 总体设计  36-41
    4.2.1 体系结构设计  36-39
    4.2.2 运行流程设计  39-40
    4.2.3 存储结构设计  40-41
  4.3 信息维护与检测子模块的设计与实现  41-45
    4.3.1 功能和接口  41-42
    4.3.2 关键数据结构设计  42
    4.3.3 流程逻辑  42-45
  4.4 协议解析与检测子模块的设计与实现  45-56
    4.4.1 功能和接口  45-46
    4.4.2 关键结构的设计与实现  46-49
    4.4.3 流程逻辑  49-56
  4.5 业务应用还原与内容审计子模块的设计与实现  56-58
    4.5.1 功能和接口  56-57
    4.5.2 NEL规则定义  57-58
  4.6 模块参数配置的设计与实现  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第5章 GTP用户面流量监控模块测试  60-70
  5.1 测试目标  60
  5.2 测试环境  60-62
  5.3 测试过程及结果  62-69
    5.3.1 TEID-U检测  62-63
    5.3.2 序列号检测  63-65
    5.3.3 IP地址审计  65-66
    5.3.4 URL审计  66-67
    5.3.5 网页还原  67
    5.3.6 网页关键字审计  67-68
    5.3.7 GTP-in-GTP数据包检测  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第6章结束语  70-72
  6.1 课题总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-74
致谢  74

面向GTP_IPS系统的用户面流量监控模块设计与实现

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