I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S )   V o l .   8 ,   N o .   3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 9 ,   p p .   2 3 2 ~ 2 4 2   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a a s . v 8 . i 3 . p p 2 3 2 - 2 4 2             2 3 2       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   f o r   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e s       D .   A r i v u d a i n a m b i ,   K .   A .   V a r u n   K u m a r   D e p a r t m e n t   o f   M a t h e m a t i c s ,   A n n a   U n i v e r s i t y ,   I n d i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A p r   2 9 ,   2 0 1 9   R e v i s e d   J u l   2 6 ,   2 0 1 9   A c c e p t e d   A u g   1 4 ,   2 0 1 9       S o f t w a r e   d e f i n e d   d a t a   c e n t e r s   ( S D D C )   a n d   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k i n g   ( S D N )   a r e   t w o   e m e r g i n g   a r e a s   i n   t h e   f i e l d   o f   c l o u d   d a t a   c e n t e r s .   S D N   b a s e d   c e n t r a l l y   c o n t r o l l e d   s e r v i c e s   t a k e s   a   g l o b a l   v i e w   o f   t h e   e n t i r e   c l o u d   i n f r a s t r u c t u r e   b e t w e e n   S D D C   a n d   S D N ,   w h e r e a s   N e t w o r k   F u n c t i o n   V i r t u a l i z a t i o n   ( N F V )   i s   w i d e l y   u s e d   f o r   p r o v i d i n g   v i r t u a l   n e t w o r k i n g   b e t w e e n   h o s t   a n d   I n t e r n e t   S e r v i c e   P r o v i d e r s   ( I S P s ) .   S o m e   A p p l i c a t i o n   a s   a   S e r v i c e   u s e d   i n   N F V   d a t a   c e n t e r s   h a v e   a   w i d e   r a n g e   i n   b u i l d i n g   s e c u r i t y   s e r v i c e s   l i k e   V i r t u a l   f i r e w a l l s ,   I n t r u s i o n   D e t e c t i o n   S y s t e m   ( I D S ) ,   l o a d   b a l a n c i n g ,   b a n d w i d t h   a l l o c a t i o n   a n d   m a n a g e m e n t .   I n   t h i s   p a p e r ,   a   n o v e l   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   i s   p r o p o s e d   t o   c o m b a t   S D D C   a n d   S D N   b a s e d   o n   N F V   s e c u r i t y   f e a t u r e s .   T h e   p r o p o s e d   f r a m e w o r k   c o n s i s t s   o f   a   V i r t u a l   f i r e w a l l   a n d   a n   e f f i c i e n t   b a n d w i d t h   m a n a g e r   t o   h a n d l e   m u l t i p l e   h e t e r o g e n e o u s   a p p l i c a t i o n   r e q u e s t s   f r o m   d i f f e r e n t   I S P s .   R e a l   t i m e   d a t a   w e r e   t a k e n   f r o m   a n   e x p e r i m e n t   f o r   a   w e e k   a n d   A   n e w   s i m u l a t i o n   b a s e d   p r o o f   o f   c o n c e p t   i s   a d m i t t e d   i n   t h i s   p a p e r   f o r   v a l i d a t i o n   o f   t h e   p r o p o s e d   f r a m e w o r k   w h i c h   w a s   d e p l o y e d   i n   r e a l   t i m e   S D N s   u s i n g   M i n i n e t   a n d   P O X   c o n t r o l l e r .   K e y w o r d s :   B a n d w i d t h     D e n i a l   o f   s e r v i c e   a t t a c k   S o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   T r a f f i c   i n s p e c t i o n   V i r t u a l i z a t i o n     C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   K .   A .   V a r u n   K u m a r ,     D e p a r t m e n t   o f   M a t h e m a t i c s ,   A n n a   U n i v e r s i t y ,   C h e n n a i ,   T a m i l   N a d u ,   6 0 0 0 2 5 ,   I n d i a .   E m a i l :   k a v a r u n c s e @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N     P r e s e n t   d a y   n e t w o r k   i n f r a s t r u c t u r e   i s   f u l l y   l o a d e d   w i t h   n e t w o r k   d e v i c e s   s u c h   a s   r o u t e r ,   s w i t c h e s   e t c .   M o s t   o f   t h e s e   d e v i c e s   c o n s t i t u t e   d e d i c a t e d   h a r d w a r e   a n d   r e q u i r e   m a n u a l   c o n f i g u r a t i o n .   S u c h   c o n f i g u r a t i o n s   c a n   l e a d   e n t e r p r i s e s   t o   f a i l u r e   d u r i n g   p r o v i s i o n i n g   a n d   d e - p r o v i s i o n i n g .   C h a n g e   m a n a g e m e n t   i s   a   t i m e   c o n s u m i n g   t a s k   t h a t   r e q u i r e s   h a l t i n g   o f   a d e q u a t e   r e s o u r c e s   t o   m a k e   a   c h a n g e   i n   a   s i n g l e   h a r d w a r e   ( n e t w o r k   d e v i c e s ) .   A d v a n c e d   t e c h n o l o g i e s   s u c h   a s   C l o u d i f i c a t i o n   o f   t h i n g s ,   I n t e r n e t   o f   T h i n g s   e t c . ,   f o r c e   t h e   n e t w o r k i n g   o r g a n i z a t i o n   u n d e r   h i g h   p r e s s u r e   t o   b e   m o r e   e f f i c i e n t .   A s   n o t e d ,   t h e   u s e   o f   t r a d i t i o n a l   A p p l i c a t i o n   S p e c i f i c   I n t e g r a t e d   C i r c u i t s   ( A S I C )   d o e s   n o t   h a v e   t h e   s c a l a b i l i t y   t o   h a n d l e   t h e s e   t e c h n o l o g i e s .   S w i t c h i n g   b e t w e e n   t r a d i t i o n a l   h a r d w a r e   c e n t r i c   d a t a   n e t w o r k   ( A S I C )   i s   v e r y   r e s i l i e n t   a n d   t i m e   c o n s u m i n g .   H e n c e ,   f o r   o v e r c o m i n g   t h e   a b o v e   m e n t i o n e d   i s s u e s   i n   t h e   t r a d i t i o n a l   A S I C   b a s e d   n e t w o r k   h a r d w a r e ,   a   s o f t w a r e   d e f i n e d   c o n t r o l l e r   s p e c i f i c   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e   c a l l e d   S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k   a n d   N e t w o r k   V i r t u a l i z a t i o n   h a s   b e e n   d e s i g n e d .   S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k   i s   a   d y n a m i c   u p d a t i o n   f r a m e w o r k   w h i c h   c o n t r o l s   a n d   m a n a g e s   n e t w o r k   d e v i c e s ,   n e t w o r k   r e l a t e d   s e r v i c e s   u s i n g   h i g h   l e v e l   l a n g u a g e s   a n d   a p p l i c a t i o n   p r o g r a m   i n t e r f a c e s .   S D N   a r c h i t e c t u r e   i s   a   c e n t r a l i z e d   p l a t f o r m   t h a t   c a n   e c o n o m i z e   o n   t h e   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y   ( I T )   i n f r a s t r u c t u r a l   c o s t .   H e n c e   S D N   s u p p o r t s   d i f f e r e n t   k i n d s   o f   n e t w o r k   c o m p o n e n t   f o r   b e t t e r   f l e x i b i l i t y   a n d   a g i l i t y .   I n   t r a d i t i o n a l   n e t w o r k i n g   d e v i c e ,   a   p a c k e t   t h a t   a r r i v e   a t   t h e   s w i t c h e s   h a s   s o m e   p r o p r i e t a r y   r u l e s   t h a t   t a k e s   t h e   p a c k e t   f o r w a r d e d   t o   i t s   a s s i g n e d   d e s t i n a t i o n .   S w i t c h e s   t r e a t   a l l   t h e   p a c k e t s   a r r i v i n g   i n   t h e   s a m e   a l l o t t e d   w a y .   S D N   h a s   c e r t a i n   r u l e s   d e f i n e d   p r o g r a m m a t i c a l l y   i n   t h e   c o n t r o l l e r   f o r   p a c k e t   h a n d l i n g .   N e t w o r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   f o r   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e s   ( D .   A r i v u d a i n a m b i )   2 3 3 a d m i n i s t r a t o r   h a s   c o m p l e t e   c o n t r o l   o v e r   t h e   s w i t c h e s .   A   d y n a m i c   c h a n g e   o f   r u l e s   i s   p o s s i b l e   w h e r e   t r a d i t i o n a l   n e t w o r k   d e v i c e s   d o   n o t   h a v e   p r o v i s i o n   f o r   d y n a m i c   c h a n g e   m a n a g e m e n t .   S D N   h a s   a n   a d d i t i o n a l   s u p p o r t   f o r   p a c k e t   P r i o r i t i z i n g ,   d e p r i o r i t i z i n g   a n d   r e s t r i c t i o n   w h i c h   g i v e s   g r a n u l a r   l e v e l   o f   c o n t r o l   t o   t h e   a d m i n i s t r a t o r s .   T h i s   c o u l d   h e l p   a d m i n i s t r a t o r s   t a k i n g   c a r e   o f   t h e   t r a f f i c   r e l a t e d   i s s u e s   i n   t h e   n e t w o r k   a n d   t o   m a n a g e   t h e   t r a f f i c   l o a d s   i n   a   f l e x i b l e   m a n n e r .   T h e   S D N   S e c u r i t y   v e c t o r   a r c h i t e c t u r e   i s   d i v i d e d   i n   t o   f o u r   s e c t i o n s   n a m e l y   s o u t h b o u n d ,   n o r t h b o u n d ,   e a s t b o u n d   a n d   w e s t b o u n d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   S o u t h b o u n d   S e c t i o n   i s   p o p u l a r   f o r   i t s   i n t e r a c t i o n   b e t w e e n   c o n t r o l l e r s   a n d   s w i t c h e s .   O p e n   F l o w   p r o t o c o l   i s   a   s o u t h b o u n d   i n t e r f a c e   t o   t h e   c o n t r o l l e r   r e p r e s e n t i n g   t h e   b r i d g e   w h i c h   c o n n e c t s   t h e   c o n t r o l l e r   a n d   f o r w a r d   p l a n e   s u c h   a s   s w i t c h e s .   S D N   a r c h i t e c t u r e   h a s   a n   o p e n   s t a n d a r d   n o n   -   v e n d o r   p r o t o c o l   w h i c h   a l l o w s   a l l   t h e   v e n d o r s   t o   u s e   o f   a n   o p e n   a r c h i t e c t u r e .   H y p e r v i s o r   p l a y s   t h e   k e y   r o l e   i n   t h e   p r e s e n t   d a y     S D N   a r c h i t e c t u r e   w h i c h   g a p s   t h e   c o n t r o l   b e t w e e n   t h e   c o n t r o l l e r   a n d   t h e   p r o t o c o l s   b o t h   S o u t h b o u n d     a n d   N o r t h b o u n d .   N o r t h b o u n d   S e c t i o n   i s   t h e   m o s t   c r i t i c a l   A P I   i n   t h e   S D N   e n v i r o n m e n t .   A   m a j o r i t y   o f   n e t w o r k i n g   c o m p o n e n t s   e x i s t   i n   t h i s   s e c t i o n .   P y r e t i c   a n d   f r e n e t i c   i s   a   S D N   s p e c i f i c   p o l i c y   p r o g r a m   l a n g u a g e   w h i c h   c o m m u n i c a t e s   w i t h   c o n t r o l l e r s   i n   t h e   n o r t h b o u n d   s e c t i o n .   A l l   t h e   s e c u r i t y   a p p l i c a t i o n s   s u c h   a s   v i r t u a l i z e d   f i r e w a l l s ,   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n   s y s t e m   h a v e   a   c o m m o n   A P I   f o r   i n t e r a c t i n g   w i t h   t h e   c o n t r o l l e r .   S o m e     h a c k i n g   m e t h o d s   m a y   c o m p r o m i s e   A P I s   w h i c h   c a u s e   i n t e n t i o n a l   r i s k s   t o   S D N   b e c a u s e   o f   t h e i r   A P I s     c o m m u n i c a t i o n   p o l i c y .   E a s t   a n d   W e s t   S e c t i o n :   M a n a g e m e n t   o f   S D N   a r c h i t e c t u r e   i s   d o n e   b y   e a s t   a n d   w e s t   b o u n d   s e c t i o n s .   T h e   m a n a g e m e n t   p l a n e   i s   c o n t r o l l e d   b y   t h e   d i s t r i b u t e d   a r c h i t e c t u r e   i n   w h i c h   i n s t r u c t i o n s   t h r o u g h   t h e   c o n t r o l l e r   f o r   m a n a g i n g   d a t a .   T h e   d i s t r i b u t e d   a r c h i t e c t u r e   h a s   s o m e   i m p o r t a n t   f u n c t i o n a l i t i e s   i n c l u d i n g   c o n t r o l ,   m a n a g e m e n t ,   m o n i t o r   a n d   t a s k   d i s t r i b u t i o n   f o r   d i f f e r e n t   l o w   l e v e l   i n s t a n c e s .   T h i s   s e c t i o n   h a s   a l s o   t o   s u p p o r t   m u l t i p l e   c o n t r o l l e r s   w h e r e   t h e y   c a n   s h a r e   t h e   s a m e   t a s k s   a n d   n o d e s .           F i g u r e   1 .   S o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   s e c u r i t y   a t t a c k   v e c t o r s       A   n e w   p a r a d i g m   a r c h i t e c t u r e   i s   i n t r o d u c e d   i n   S D N   f o r   a t t a i n i n g   a   c e n t r a l i z e d   m a n a g e m e n t   o f   t h e   e n t i r e   n e t w o r k   t h a t   m a y   a l s o   o f f e r e d   p o t e n t i a l   r i s k   o n   n e t w o r k   s e c u r i t y   p r o b l e m s   l i k e   D D O S   a t t a c k .   A t t a c k s   a t t e m p t   a t   m a k i n g   a   s e r v i c e   u n a v a i l a b l e   t o   t h e i r   l e g i t i m a t e   u s e r s   b y   t i r i n g   t h e   n e t w o r k   r e s o u r c e s .   D D o S   a t t a c k   i s   w i t n e s s i n g   a   r a p i d   g r o w t h   i n   f r e q u e n c y   d e s p i t e   v a r i o u s   s o l u t i o n   f o u n d   b y   r e s e a r c h e r s .   S o m e   e f f o r t   i n   n e t w o r k   s e c u r i t y   r e s e a r c h   c o m m u n i t y   h a s   b e e n   m a d e   t o   g i v e   t h e   a p p e a r a n c e   a s   t h e   m o s t   e f f e c t i v e   f o r   d a t a   i n   p o t e n t i a l   i s s u e s   o r   o p p o r t u n i t i e s   t o   o b s e r v e   D D o S   a t t a c k s   w i t h   i n   t h e   n e w   e n t e r p r i s e   n e t w o r k   s e t t i n g   t h a t   a d o p t s   S D N .   I m p l e m e n t a t i o n   o f   S D N   c o u l d   p r o v i d e   d e f e n s e   a g a i n s t   t h e   D D o S   a t t a c k s   i n   m a n y   c a s e s .   B u t   i t   m a y   h a v e   c e r t a i n   c h a l l e n g e s   t o o   ( i )   S l o w   p a c k e t   f o r w a r d i n g   ( i i )   D y n a m i c   n e t w o r k   t o p o l o g y .   T h e   d a t a   p l a n e   i n   S D N   n o r m a l l y   f o r w a r d s   p a c k e t s   o n   t h e   b a s i s   o f   t h e   p o l i c i e s   a s s i g n e d   b y   t h e   c o n t r o l   p r o g r a m s .   I n   t r a d i t i o n a l   n e t w o r k ,   P a c k e t   f o r w a r d i n g   i s   d o n e   b y   a   p i e c e   o f   h a r d w a r e .   B u t ,   i n   c o n t r a s t ,   i t   i s   d o n e   b y   s o f t w a r e   i n   t h e   S D N .   S o   t h e r e   i s   a   d e l a y   i n   t h e   f o r w a r d i n g   o f   p a c k e t s   d u e   t o   t r a f f i c   o v e r h e a d   a n d   n e t w o r k   d e l a y   i n   c o m m u n i c a t i o n   b e t w e e n   c o n t r o l   p r o g r a m s .   M i g r a t i o n   o f   v i r t u a l   m a c h i n e s   p l a y s   a   v i t a l   r o l e   i n   S D N .   T h e   m a i n   r o l e   o f   v i r t u a l i z i n g   n e t w o r k   i s   t h e   a l l o c a t i o n   o f   t h e   V M s   t o   t h e i r   c l i e n t s ,   w h i c h   n e e d s   t o   u p d a t i o n   o f   t h e   e n t i r e   n e t w o r k   t o p o l o g y   a f t e r   t h e   o c c u r r e n c e   o f   e v e r y   m i g r a t i o n .   S o ,   i t   n e e d s   D y n a m i c   n e t w o r k   t o p o l o g y   f o r   i t s   o p e r a t i o n a l   m o d e l .   B u t   i t   b e c o m e s   h i g h l y   v u l n e r a b l e .   D D o S   a t t a c k s   c a n   b e   p e r f o r m e d   e a s i l y   b e c a u s e ,   I n   S D N ,   s e p a r a t i o n   o f   c o n t r o l   p l a n e   a n d   d a t a   p l a n e   t u r n s   o u t   t o   b e   a   m a j o r   c o n s i d e r i n g   t h a t   d a t a   p l a n e   u s u a l l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 9 :     2 3 2     2 4 2   2 3 4 a s k s   t h e   c o n t r o l   p l a n e   t o   o b t a i n   a   f l o w   r u l e .   W h e n   t h e   d a t a   p l a n e   r e c e i v e s   a   n e w   p a c k e t ,   i t   d o e s   n o t   n o r m a l l y   k n o w   h o w   t o   h a n d l e   i t .   T h i s   i s   a   k e y   f e a t u r e   w h i c h   h e l p s   a t t a c k e r s   t o   s t r i k e   t h e   t a r g e t   i n   t h e   s d n   w i t h   f l o o d i n g   o f   r e q u e s t .   T h i s   l e a d s   t o   D D o S   a t t a c k .   S o ,   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   s d n   n e t w o r k   a n d   i n c o m i n g   t r a f f i c   i s   a n a l y z e d   t o   s e a r c h   t o   d i s c o v e r   a n y   a b n o r m a l   b e h o v i o r i a l   c h a n g e s .   T h e   r e s t   o f   t h i s   p a p e r   i s   o r g a n i z e d   a s   f o l l o w s .   R e l a t e d   w o r k s   h a v e   b e e n   s t u d i e d   a n d   c o m p a r e d   w i t h   t h e   w o r k   i n   S e c t i o n   I I .   A n a l y s i s   o f   t h e   e f f e c t   o f   S D N   o n   D D O S   a t t a c k   t h r o u g h   m o t i v a t i o n   t o w a r d s   t h i s   w o r k   h a s   b e e n   e x p l a i n e d   i n   s e c t i o n   I I I .   S e c t i o n   I V   e l a b o r a t e s   o n   t h e   p r o p o s e d   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   a n d   i t s   m a i n   c o m p o n e n t s .   A   d e s c r i p t i o n   o f   t h e   o p e r a t i o n s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   i s   p r o v i d e d .   I n   o t h e r   w o r d s   t h e   e x p e r i m e n t a l   s e t u p   a n d   e v a l u a t i o n   o f   t h e   f r a m e w o r k   i n   t e r m s   o f   s c a l a b i l i t y   a n d   p e r f o r m a n c e   i s   d o n e .   S e c t i o n   V I   p r o v i d e s   t h e   c o n c l u s i o n .       2 .   R E L A T E D   W O R K   Z h o u   e t   a l   [ 1 ]   h a s   p r o p o s e d   a   m e t h o d   t o   d e t e c t   c o m p r o m i s e d   S D N   d e v i c e s   b y   i n t r o d u c i n g   B a c k u p   c o n t r o l l e r s   t o   t h e   n e t w o r k   b y   r e c o g n i z i n g   t h e   i n c o n s i s t e n t   b e h a v i o r   o f   P r i m a r y   c o n t r o l l e r s   a n d   S w i t c h e s   w h e n   t h e y   a r e   t r u s t l e s s .   A   b a c k u p   c o n t r o l l e r   p l a y s   a n   a u d i t o r   r o l e   w h e r e   t h e   i n f o r m a t i o n   o f   a n y   s t a t e   i s   r e c o r d e d .   V a r a d h a r a j a n   e t   a l   [ 2 ]   h a s   c o n s t r u c t e d   a n   a r c h i t e c h t u r e   f o r   s e c u r i n g   e n d - t o - e n d   s e r v i c e s   a c r o s s   m u l t i p l e   S D N   D o m a i n s   b y   t h e   p o l i c y   l a n g u a g e   w h e r e   s e c u r i t y   p o l i c i e s   a r e   u s e d   t o   c o n t r o l   t h e   f l o w   o f   i n f o r m a t i o n .   I t   a l s o   d e f i n e s   t h e   p a t h   a n d   f l o w   b a s e d   s e c u r i t y   p o l i c i e s   w h i c h   a r e   s i g n i f i c a n t   f o r   t h e   s e r v i c e s .   I t   d e m o n s t r a t e s   i n t r a   a n d   i n t e r   d o m a i n   c o m m u n i c a t i o n s   w i t h   m u l t i p l e   S D N   D o m a i n s .   F a w c e t t   e t   a l   [ 3 ]   h a s   d e l i v e r e d   t h e   c o n c e p t   o f   v i r t u a l i z a t i o n   i n   S D N   f o r   e f f e c t i v e   d e t e c t i o n   a n d   p r o t e c t i o n .   T E N N I S O N   a   n o v e l   d i s t r i b u t e d   S D N   S e c u r i t y   f r a m e w o r k   w h i c h   i s   c a p a b l e   o f   m o n i t o r i n g ,   r a p i d   d e t e c t i o n   a n d   r e m e d i a t i o n   a n d   c r e a t e s   a n   i n s i g h t   i n t o   t h e   m u l t i p l e   c o n t r o l l e r s   o f   t h e   n e t w o r k   a t t a c k .   L i u   e t   a l   [ 4 ]   h a s   d e s i g n e d   a   S D N - b a s e d   d a t a   t r a n s f e r   s e c u r i t y   m o d e l   M i d d l e b o x - G u a r d   ( M - G )   w h i c h   r e d u c e s   n e t w o r k   l a t e n c y   a n d   m a n a g e s   t h e   d a t a f l o w   o f   t h e   n e t w o r k   t o   e n u s u r e   i t   r u n   s a f e l y   b a s e d   o n   I n t e r g r a l   L i n e a r   P r o g r a m   ( I L P )   a l g o r i t h m   t o   t a c k l e   s w i t c h   v o l u m e   c o n s t r a i n t s .   K a l k a n   e t   a l   [ 5 ]   h a s   d e s c r i b e d   a n d   e v a l u a t e d   j o i n t   e n t r o p y - b a s e d   s e c u r i t y   s c h e m e   ( J E S S )   t o   e n h a n c e   s e c u r i t y   a g a i n s t   D D o s   A t t a c k s   w h e r e   i t   d e t e c t s   a n d   m i t i g a t e s   t h e s e   k i n d   o f   h a z a r d s .   S i n c e   i t   r e l i e s   o n   a   s t a t i s t i c a l   m o d e l ,   i t   m i t i g a t e s   n o t   o n l y   k n o w n   a t t a c k s   b u t   a l s o   u n f a m i l i a r   a t t a c k s   w i t h   e f f i c i e n t   m a n n e r .   B i n g   e t . a l .   [ 6 ]   h a v e   p r e s e n t e d   a   D D o S   a t t a c k   m i t i g a t i o n   s y s t e m   f o r   b o t h   c l o u d   a n d   S D N   c o m p u t i n g   w h e r e   a t t a c k   d e t e c t i o n   i s   d o n e   w i t h   t h e   h e l p   o f   h i g h   p r o g r a m m a b l e   n e t w o r k   m o n i t o r i n g .   T h e y   a l s o   h a v e   p r o p o s e d   a   g r a p h i c a l   m o d e l   t h a t   d e a l s   w i t h   t h e   d a t a   s h i f t   p r o b l e m   f o r   a   n e w   n e t w o r k   p a r a d i g m .   S h i n   e t . a l .   [ 7 ]   h a v e   p r o v i d e d   a   n e w   t e c h n i q u e   t o   f i n g e r p r i n t   t h e   S D N   n e t w o r k   a n d   l a u n c h   t h e   D D o S   a t t a c k   u s i n g   t h e   r e s o u r c e s   o f   t h e   e n t i r e   n e t w o r k   o r   p a r t   t h e r e o f   i n   t h e   S D N .   T h e y   h a v e   i n t r o d u c e d   t h e   S D N   s c a n n e r   a n d   f e a s i b l e   d e f e n s e   m e c h a n i s m   t e c h n i q u e s .   C h u n   e t . a l .   [ 8 ]   P r e s e n t e d   a n   a t t a c k   m i t i g a t i o n   s y s t e m   f o r   v i r t u a l   m a c h i n e s .   F i r s t ,   t h e y   s t a r t e d   w i t h   t h e   g e n e r a t i o n   o f   a n   a t t a c k   g r a p h   a n a l y t i c a l   m o d e l   t o   e n a b l e   c o u n t e r   m e a s u r e   s e l e c t i o n   a n d   v u l n e r a b i l i t y   d e t e c t i o n .   T h e i r   p r o p o s e d   f r a m e w o r k s   s i g n i f i c a n t l y   i m p r o v e   t h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   a t t a c k   d e t e c t i o n .   K i m   e t . a l .   [ 9 ]   h a v e   f o c u s   o n   i s s u e s   i n   n e t w o r k   m a n a g e m e n t .   T h e y   h a v e   i d e n t i f i e d   t h r e e   m a j o r   p r o b l e m s ,   n a m e l y   d y n a m i c   n e t w o r k   c h a n g e s ,   s u p p o r t   p r o v i d i n g   f o r   n e t w o r k   c o n f i g u r a t i o n s   i n   h i g h   l e v e l   l a n g u a g e s ,   c o n t r o l   o v e r   p e r f o r m i n g   n e t w o r k   d i a g n o s i s   a n d   t r o u b l e s h o o t i n g .   T h e i r   p r o t o t y p e   w o r k i n g   i n   S D H N   a n d   C a m p u s   n e t w o r k   s t a t e s   p o i n t s   o u t   t o   t h e   n u m e r o u s   a d v a n t a g e s   o v e r   d e p l o y i n g   a   S D N   r a t h e r   t h a n   t h e   t r a d i t i o n a l   n e t w o r k .   W a n g   Y a n g   e t . a l   [ 1 0 ]   h a v e   p r e s e n t e d   a n   O p e n   S c a s s :   A n   o p e n   c h a i n   a s   a   s e r v i c e   p l a t f o r m ,   i n   w h i c h   t h e y   h a v e   i n t e g r a t e d   t h e   S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k   a n d   N e t w o r k   f u n c t i o n   v i r t u a l i z a t i o n   f o r   t h e   e n f o r c e m e n t   o f   a   s e r v i c e   c h a i n i n g   p o l i c y ,   w h i c h   e n a b l e s   t h e   i m p r o v e m e n t   o f   t h e   s c a l a b i l i t y ,   a u t o   p r o v i s i o n i n g   b y   i n t e g r a t i n g   S D N   a n d   N F V .   B a n i k a z e m i   e t . a l .   [ 1 1 ]   d e s i g n e d   a   m e r i d i a n   f r a m e w o r k   w h i c h   s u p p o r t s   d y n a m i c   u p d a t e s   t o   v i r t u a l   n e t w o r k   a n d   o r g a n i z a t i o n   o f   d i f f e r e n t   t a s k   o n   a   l a r g e   n u m b e r   o f   d e v i c e s ,   i r r e s p e c t i v e   o f   w h e t h e r   t h e y   c o n c e n t r a t e   o n   a u t o m a t i c   c o n t r o l l e r   o f   n e t w o r k   d e v i c e s   t h r o u g h   a p p l i c a t i o n   I n t e r f a c e   w i t h   t h e   h e l p   o f   S D N .   I t   c a n   b e   i n t e g r a t e d   w i t h   m a n y   c l o u d   c o n t r o l l e r s .   W a n g   e t . a l .   [ 1 2 ]   h a v e   a p p l i e d   S D N   t e c h n o l o g y   t o   t h e   c l o u d   c e n t e r   t o   p r o p o s e   a   d y n a m i c   l o a d   b a l a n c i n g   o f   t h e   c l o u d   c e n t e r .   S D N   m o n i t o r s   t h e   n e t w o r k   t r a f f i c ,   t a s k   s c h e d u l i n g   a n d   b a l a n c e s   t h e   l o a d   c o n d i t i o n   o f   t h e   n e t w o r k   o v e r   a   l o n g   p e r i o d   o f   t i m e   a n d   i n c r e a s e s   t h e   t h r o u g h p u t .   R i c h a r d   e t . a l .   [ 1 3 ]   P r o p o s e d   a   U n i f i e d   S e r v e r   R e s o u r c e   M a n a g e m e n t   f o r   I n f o r m a t i o n   a n d   C o m m u n i c a t i o n   t e c h n o l o g y   ( I C T ) ,   I t   i s   a   D y n a m i c   m e t h o d   f o r   a l l o c a t i o n   o f   V M s   t o   c l o u d   p r o v i d e r s   a n d   t h e i r   c l i e n t s .   T h i s   m e t h o d   c a n   r e d u c e   c o s t   b y   m i g r a t i n g   5 0 %   o f   v i r t u a l   m a c h i n e s .   Y a n   e t . a l .   [ 1 4 ]   h a v e   d i s c u s s e d   t h e   i m p a c t   o f   D D o S   a t t a c k s   o v e r   S D N   i n   c l o u d   c o m p u t i n g .   T h e y   h a v e   d i s c u s s e d   t h e   i m p l i c a t i o n s   o f   f e a t u r e s   i n   S D N   l i k e   c e n t r a l i z e d   c o n t r o l l e r ,   d y n a m i c   r u l e   u p d a t i o n ,   s o f t w a r e   c o n t r o l l e d   t r a f f i c   a n a l y z e r   t h a t   p l a y   a   v i t a l   r o l e   i n   d e f e n c e   a g a i n s t   D D o S   a t t a c k s   i n   S D N .   M u n o z   e t . a l .   [ 1 5 ]   p r e s e n t   o r c h e s t r a t i o n   o f   b o t h   S D N   a n d   N F V   f o r   a b s t r a c t i o n   o f   v i r t u a l i z i n g   t h e   t e n a n t   n e t w o r k .   O n   t h e   o n e   h a n d ,   S D N   s l i c e s   t h e   p h y s i c a l   n e t w o r k   i n t o   m u l t i p l e s   o f   v i r t u a l   n e t w o r k   a n d   o n   t h e   o t h e r ,   N F V   d r i v e s   a l l   h a r d w a r e   d e v i c e s   t o   v i r t u a l i z e .   T h e n   t h e   v i r t u a l i z a t i o n   o f   S D N   c o n t r o l l e r s   u p d a t e   t h e i r   t e n a n t   i n s t a n c e s   t o   w o r k   i n d e p e n d e n t l y   w i t h   I n d i v i d u a l   c o n t r o l l e r   t h a t   c o n n e c t s   w i t h i n   a   s e c o n d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   f o r   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e s   ( D .   A r i v u d a i n a m b i )   2 3 5 L i   e t . a l .   [ 1 6 ]   h a v e   d i s c u s s e d   a   c o n t r o l l e r   m i n i m i z a t i o n   p r o b l e m   i n   S D N .   T h e y   s t a t e   t h a t   d i s t r i b u t e d   c o n t r o l l e r   a l l o c a t i o n   i s   m o r e   e f f i c i e n t   t h a n   a   g e n e r a l   c o n t r o l l e r   t h a t   i s   a l l o c a t e d   t o   e a c h   V M .   T h e y   h a v e   p r o v e d   t h e   p r e s e n c e   o f   b e t t e r   s e c u r i t y   f o r   V M s   t h r o u g h   a   d i s t r i b u t e d   c o n t r o l l e r   c o m p a r e d   t o   a   g e n e r a l   c o n t r o l l e r .   I z z a t   e t . a l .   [ 1 7 ]   h a v e   p r o v i d e d   a   w i d e s p r e a d   s t u d y   o n   S D N   s e c u r i t y .   T h e y   d i s c u s s   s e c u r i t y   t h r e a t s   a n d   t h e i r   e f f e c t s   i n   S D N   i . e . ,   I p   S p o o f i n g ,   D a t a   T a m p e r i n g ,   R e f u t a t i o n ,   D a t a   L e a k a g e ,   D e n i a l   o f   S e r v i c e   a t t a c k s ,   a n d   P r i v i l e g e   E s c a l a t i o n .   T h e   a u t h o r s   h a v e   a l s o   s u r v e y e d   d i f f e r e n t   S D N   s e c u r i t y   c o n t r o l s ,   s u c h   a s   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n   s y s t e m s / i n t r u s i o n   p r e v e n t i o n   s y s t e m ,   f i r e w a l l s ,   a c c e s s   c o n t r o l ,   n e t w o r k   a s s e s s m e n t ,   a n d   p o l i c y   m a n a g e m e n t .   T h e y   p a r t   o u t   t o   s e v e r a l   p a t h w a y s   o f   S D N   e v o l v i n g .   F e i   e t . a l .   [ 1 8 ]   m a d e   a   c o m p l e t e   s t u d y   o f   t h e   s i g n i f i c a n t   a r e a s   i n   S D N / O p e n F l o w   o p e r a t i o n ,   i n c l u d i n g   t h e   b a s i c   c o n c e p t s ,   a p p l i c a t i o n s ,   v i r t u a l i z a t i o n ,   c o n t r o l l e r ,   l a n g u a g e   a b s t r a c t i o n ,   s e c u r i t y ,   Q u a l i t y   o f   S e r v i c e   ( Q o S ) ,   a s   w e l l   a s   i t s   i n c o r p o r a t i o n   i n t o   w i r e l e s s   a n d   o p t i c a l   n e t w o r k s .   T h e y   d i s c u s s   t h e   a d v a n t a g e s   a n d   d i s a d v a n t a g e s   o f   d i f f e r e n t   s c h e m e s ,   a n d   d i s c u s s   t h e   f u t u r e   r e s e a r c h   d e v e l o p m e n t s   i n   t h i s   a r e a .   T h e y   h a v e   e x p r e s s e d   t h e i r   o p t i m i s m   o f   t h e   s u r v e y   a s s i s t a n c e   t o   b o t h   i n d u s t r y   a n d   a c a d e m i a   a n d   R e s e a r c h   a n d   D e v e l o p m e n t   ( R & D )   p e o p l e   t o   r e a l i z e   t h e   l a t e s t   d e v e l o p m e n t   o f   S D N / O p e n F l o w   d e s i g n s .     S h i n   e t . a l .   [ 1 9 ]   h a v e   p r e s e n t e d   d i f f e r e n t   v u l n e r a b i l i t i e s   o f   S D N .   T h e   a t t a c k e r s   c o u l d   m o u n t   a n   i n u n d a t i o n   a t t a c k   o n   t h e   S D N   c o n t r o l l e r   w i t h   t h e   g o a l   o f   w e a k e n i n g   t h e   e n t i r e   S D N .   T h e r e f o r e ,   t h e   c o n t r o l l e r   m u s t   h a v e   a   s u i t a b l e   a r c h i t e c t u r e   t o   s u r v i v e   s u c h   a n   a t t a c k   w h i l e   t h e   c u r r e n t   o p e r a t i o n   i s   i n   p r o g r e s s .   S c h e d u l i n g   b a s e d   a r c h i t e c t u r e   i s   d e s i g n e d   f o r   t h e   S D N   c o n t r o l l e r   t h a t   h i n t s   t o   e f f e c t i v e   a t t a c k   q u a r a n t i n e   a n d   n e t w o r k   d e f e n s e   d u r i n g   d e n i a l   o f   s e r v i c e   a t t a c k s .       3 .   M O T I V A T I O N   S D N   i s   d i v i d e d   i n t o   t h r e e   m a i n   e f f i c i e n t   l a y e r s ,   n a m e l y   o r g a n i z a t i o n   l a y e r ,   c o n t r o l   l a y e r ,   a n d   a p p l i c a t i o n   l a y e r ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h e   p o s s i b i l i t y   o f   d e a d l y   D D o S   a t t a c k s   t h r o w n   o n   t h e s e   t h r e e   l a y e r s   o f   a r c h i t e c t u r e   d o e s   e x i s t .   B a s e d   o n   t h e   p o t e n t i a l   t a r g e t s ,   t h e   D D o S   a t t a c k s   t h r o w n   o n   S D N   c a n   b e   c a t e g o r i z e d ,   n a m e l y   c o n t r o l   l a y e r   D D o S   a t t a c k s ,   a p p l i c a t i o n   l a y e r   D D o S   a t t a c k s   a n d   i n f r a s t r u c t u r e   l a y e r   D D o S   a t t a c k s .     3 . 1 .     C o n t r o l   l a y e r   D D o S   a t t a c k s   T h e s e   c o n t r o l l e r s   c o u l d   p o s s i b l y   b e   s e e n   a s   S i n g l e   P o i n t   o f   F a i l u r e   h a z a r d s   f o r   t h e   n e t w o r k .   S o ,   t h e y   a r e   a   p r e d o m i n a n t l y   s t r i k i n g   t a r g e t   f o r   D D o S   a t t a c k   i n   t h e   S D N   d e s i g n .   T h e   f o l l o w i n g   a p p r o a c h e s   c a n   l a u n c h   f l o o d i n g   o f   c o n t r o l   p l a n e   D D o S   a t t a c k s :   w h i c h   c a n   a f f e c t   a l l   t h e   A P I s .   I n   a   r e a l   t i m e   s c e n a r i o ,   m a n y   c o n t r a d i c t o r y   f l o w   r u l e s   f r o m   d i f f e r e n t   r e q u e s t s   m a y   c a u s e   D D o S   a t t a c k s   o n   t h e   c o n t r o l   l a y e r .   I n s i d e   t h e   o p e r a t i o n   o f   S D N ,   d a t a   p l a n e   n o r m a l l y   m a k e   a   r e q u e s t   t o   c o n t r o l   p l a n e   t o   f o l l o w   f l o w   r u l e s   w h e n   t h e   d a t a   p l a n e   g e t s   n e w   n e t w o r k   p a c k e t s   w h i c h   i s   n o t   k n o w n   t o   t h e   c o n t r o l l e r   t h a t   h o w   t o   h a n d l e .   T h e r e   a r e   t w o   p o s s i b i l i t i e s   f o r   t h e   m a n a g i n g   a   n e w   f l o w   w h e n   f l o w   m a t c h   d o e s   n o t   e x i s t   i n   t h e   f l o w   t a b l e :   e i t h e r   t h e   e n t i r e   p a c k e t   o r   a   p o r t i o n   o f   t h e   p a c k e t   h e a d e r   i s   c o m m u n i c a t e d   t o   t h e   c o n t r o l l e r   t o   g i v e   s o l u t i o n   t o   t h e   q u e r y   [ 2 0 ] .   W i t h   a   h u g e   c a p a c i t y   o f   n e t w o r k   t r a f f i c ,   t r a n s m i t t i n g   t h e   c o m p l e t e   p a c k e t   t o   t h e   c o n t r o l l e r   w o u l d   l o d g e     h i g h   b a n d w i d t h   [ 2 1 ] .     3 . 2 .     A p p l i c a t i o n   l a y e r   D D o S   a t t a c k s   D D o S   a t t a c k s   i n   a p p l i c a t i o n   l a y e r   a r e   o f   t w o   t y p e s ,   f i r s t   o n e   i s   t o   a t t a c k   s o m e   a p p l i c a t i o n   w i t h i n   t h e   S D N   a n d   ( b )   t o   a t t a c k   n o r t h   b o u n d   A P I .   T h e r e   i s   n o   c l e a r   s e p a r a t i o n   o f   A P I s   a n d   r e s o u r c e s   u s e d   i n   t h e     S D N   [ 2 2 ] .   H e n c e   D D o S   a t t a c k s   l a u n c h e d   o v e r   t h e   p a r t i c u l a r   a p p l i c a t i o n   i n   S D N   c a n   a f f e c t   a l l   o t h e r   a p p l i c a t i o n s   i n   S D N .     3 . 3 .     I n f r a s t r u c t u r e   l a y e r   D D o S   a t t a c k s   T h e r e   a r e   t w o   p o s s i b l e   t y p e s   o f   d a t a   p l a n e   D D o S   a t t a c k s .   T h e   f i r s t   i s   t o   a t t a c k   s o m e   s w i t c h e s ,   o n c e   t h e   s w i t c h e s   g e t   c o m p r o m i s e d ,   a u t o m a t i c a l l y   a l l   t h e   r e s o u r c e s   i n   t h e   S D N   a r c h i t e c t u r e   b e c o m e   v u l n e r a b l e .   T h e   o t h e r   t y p e   i s   t o   a t t a c k   s o u t h   b o u n d .   F o r   e x a m p l e ,   t h e   p a c k e t s   m u s t   b e   s t o r e d   i n   n o d e   m e m o r y   a n d   o n l y   h e a d e r   i n f o r m a t i o n   o f   p a c k e t s   i s   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   c o n t r o l l e r   u n t i l   t h e   f l o w   t a b l e   e n t r y   i s   r e t u r n e d .   I n   t h i s   s c e n a r i o ,   t h e   a t t a c k e r   h a s   a n   o p t i o n   t o   e x e c u t e   a   D D o S   a t t a c k   o n   t h e   n o d e   b y   r e c o g n i z i n g   t h e   n u m b e r   o f   n e w   a n d   u n k n o w n   f l o w s .   T o   r e v e a l   t h e   v i a b i l i t y   o f   D D o S   a t t a c k s ,   a   s c a n n i n g   t o o l   n a m e d   S D N   s c a n n e r   h a s   b e e n   i n t r o d u c e d   i n   t o   c l e a r l y   e x h i b i t   t h e   n e t w o r k   t h a t   s e t   u p   S D N .   T h i s   t e c h n i q u e   c a n   b e   e a s i l y   p e r f o r m e d   b y   a d j u s t i n g   c u r r e n t   n e t w o r k   s c a n n i n g   t o o l s   ( e . g . ,   I C M P   s c a n n i n g   a n d   T C P   S Y N   s c a n n i n g ) .   T h e   a t t a c k   c a n   b e   d i r e c t e d   t o   S D N   n e t w o r k   b y   a   d i s t a n t   a t t a c k e r ,   a n d   c a n   s u g g e s t i v e l y   r e d u c e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   a n   S D N   n e t w o r k   w i t h o u t   n e e d f u l   h i g h   p e r f o r m a n c e   o r   h i g h   c a p a c i t y   d e v i c e s   [ 2 3 ] .   O n e   c l e a r   c a s e   o f   D D o S   t h a t   c a n   d i r e c t l y   d i s t u r b   t h e   c o n t r o l l e r   i s   f l o o d i n g   t h e   c o n t r o l l e r   w i t h   h e a d e r   i n f o r m a t i o n   p a c k e t s   ( n e w   p a c k e t s ) .   M o s t l y   a   n e w   p a c k e t   t h a t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 9 :     2 3 2     2 4 2   2 3 6 d o e s   n o t   h a v e   t h e   m a t c h   i n   t h e   f l o w   t a b l e   w o u l d   b e   s e n t   t o   t h e   c o n t r o l l e r   f o r   p r o c e s s i n g .   M o s t   D D o S   a t t a c k s   u s e   u n i d e n t i f i e d   s o u r c e   a d d r e s s e s   o b t a i n e d   t h r o u g h   t h e   s p o o f i n g   t e c h n i q u e ,   w h i c h   i n t e r p r e t s   n e w   i n c o m i n g   p a c k e t s   a t   t h e   s w i t c h .   T h e r e   i s   a l s o   m a i n   d r a w b a c k   s e e n   w h e n   t h e   n u m b e r   o f   n e w   i n c o m i n g   p a c k e t s   i s   l a r g e r   t h a n   t h e   s e c u r e   c h a n n e l s   b a n d w i d t h   a n d   r e d u c e s   t h e   c o n t r o l l e r s   h a n d l i n g   p o w e r .   I n   D D o S   a t t a c k s ,   f l o o d i n g   o f   p a c k e t s   a r e   d i r e c t e d   t o   a   h o s t   o r   a   g r o u p   o f   h o s t s   i n   a   n e t w o r k .   I f   t h e   s o u r c e   a d d r e s s e s   o f   t h e   i n c o m i n g   p a c k e t s   a r e   u n i d e n t i f i e d ,   t h e   s w i t c h   d o e s   n o t   f i n d   a   m a t c h   a n d   h a s   t o   a d v a n c e   t h e   p a c k e t   t o   t h e   c o n t r o l l e r .   H e n c e   f o r   a d d r e s s i n g   t h e   p r o b l e m   r e f e r r e d   t o   a b o v e   e f f i c i e n t   S o f t w a r e   d e f i n e d   I n t r u s i o n   D e t e c t i o n   S y s t e m     i s   d e s i r a b l e .       4 .   P R O P O S E D   F R A M E W O R K   F O R   C O M B A T T I N G   D D O S   I N   S D N   I n   g e n e r a l ,   d a t a   p l a n e   p l a y s   t h e   r o l e   o f   h a n d l i n g   a n d   f o r w a r d i n g   d a t a   p a c k e t s   t o   d e s t i n a t i o n   &   C o n t r o l   p l a n e   i s   a   k e y   p l a y e r   i n   h a n d l i n g   t h e   l o g i c a l   f u n c t i o n a l i t i e s   o f   r o u t e r   f i r m w a r e   s u c h   a s   l o a d   b a l a n c i n g ,   v i r t u a l i z a t i o n   a n d   f i r e w a l l .   T h i s   d e s i g n   i n   f i r m w a r e   d e c e l e r a t e s   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   h a r d w a r e   a n d   l e a d s   t o   a   m a j o r   t i m e   c o n s u m i n g   p r o c e s s   f o r   s o l v i n g   t h e   p r o b l e m   r e f e r r e d   t o   a b o v e ,   h o r i z o n t a l   i n t e g r a t i o n   c a l l e d   S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k   h a s   b e e n   i n t r o d u c e d .   T h e   m a i n   p r o p e r t y   o f   S D N   i s   a   c o n t r o l l e r   b a s e d   d e d i c a t e d   s o f t w a r e   a r c h i t e c t u r e   w h i c h   s e p a r a t e s   t h e   c o n t r o l   p l a n e   f r o m   t h e   d a t a   p l a n e .   H o w e v e r ,   t h i s   c e n t r a l   s o f t w a r e   m a n a g e m e n t   i s   h i g h l y   p r o n e   t o   c y b e r - a t t a c k s   d u e   t o   i t s   s i n g l e   u m b r e l l a   p r o p e r t y   o f   c o n t r o l   a n d   h a n d l e s   c o m p o n e n t s .   H e r e ,   a   n o v e l   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   s t a t e d   i n   F i g u r e   4   i s   p r o p o s e d   t o   p r o v i d e   s e c u r i t y   b y   c o m b i n i n g   v i r t u a l   f i r e w a l l   a n d   b a n d w i d t h   a n a l y z e r   &   F o r d - F u l k e r s o n   a l g o r i t h m   [ 2 4 ]   i s   a p p l i e d   t o   o b t a i n   t h e   m a x i m u m   f l o w   b e t w e e n   t w o   a c c e s s   p o i n t s   i n   t h e   n e t w o r k .   T h e   a l g o r i t h m   i s   a s   f o l l o w s .   L e t   G   b e   a   G r a p h   w i t h   v e r t e x   a n d   E d g e s   G   ( V , E )   a n d   f o r   e a c h   e d g e   f r o m   e a c h   v e r t e x ,   t h e   f l o w   b e   f ( u , v )   a n d   c a p a c i t y   o f   t h e   n e t w o r k   b e   c ( u , v ) .   a .   C a p a c i t y     T h e   f l o w   a l o n g   a n   e d g e   c a n n o t   e x c e e d   i t s   c a p a c i t y   a s   s t a t e d     ƒ   ( u ,   v )     c   ( u ,   v ) ,   ( u ,   v )   ϵ   E     b .   S k e w   s y m m e t r y   T h e   n e t   f l o w   f r o m   u   t o   v   m u s t   b e   t h e   o p p o s i t e   o f   t h e   n e t   f l o w   f r o m   v   t o   u     ( u , v )   ϵ   E   ƒ ( u , v )   =   -   ƒ ( u , v )     c .   F l o w   c o n s e r v a t i o n   T h e   n e t   f l o w   t o   a   n o d e   i s   z e r o ,   e x c e p t   f o r   t h e   s o u r c e ,   w h i c h   " p r o d u c e s "   f l o w ,   a n d   t h e   s i n k ,   w h i c h   " c o n s u m e s "   f l o w .     u   ϵ   V   :   u     s   a n d   u     t   = >   ƒ ( , ) = 0     d .   V a l u e     T h e   f l o w   l e a v i n g   f r o m   s   m u s t   b e   e q u a l   t o   t h e   f l o w   a r r i v i n g   a t   t     ƒ ( , ) ( , )   =   ƒ ( , ) ( , )     I n p u t s   G i v e n   a   N e t w o r k   G   =   ( V ,   E )   w i t h   f l o w   c a p a c i t y   c , a   s o u r c e   n o d e   s , a n d   a   s i n k   n o d e   t     O u t p u t   C o m p u t e   a   f l o w     f r o m   s   t o   t   o f   m a x i m u m   v a l u e     ƒ   ( u , v )     0   f o r   a l l   e d g e s   ( u , v )   W h i l e   t h e r e   i s   a   p a t h   p   f r o m   s   t o   t   i n   G f   ,   s u c h   t h a t   c f ( u , v )   >   0   f o r   a l l   e d g e s   ( u , v )     p :   F i n d   c f   ( p )   =   m i n   {   c f ( u , v ) : ( u , v )     p }   F o r   e a c h   e d g e   ( u , v )     p   ƒ   ( u . v ) ( u , v )   +   c f ( p )   ( s e n d   f l o w   a l o n g   t h e   p a t h )   ƒ   ( u , v ) ( u , v )     c f ( p ) ( T h e   f l o w   m i g h t   b e   r e t u r n e d   l a t e r )     F o r   e a c h   p a i r   ( u , v )   a c c e s s   p o i n t s   t h e   p a t h   w h i c h   g i v e s   t h e   m a x i m u m   f l o w   h a s   a   e n t r o p y   t a g   E u , v     D e f i n e   E   =   M A X   E   u , v     ( u ,   v )     p     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   f o r   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e s   ( D .   A r i v u d a i n a m b i )   2 3 7 F i x i n g   a   t h r e s h o l d   0 . 5 ,   i f   E   >   0 . 5   t h e n   t h e   c o r r e s p o n d i n g   p a t h   i s   s u s p i c i o u s .   T h e   a l g o r i t h m   i s   a p p l i e d   t o   m a i n t a i n   e a c h   f l o w   w i t h i n   t h e   n e t w o r k .   T h e   b e l o w   m e n t i o n e d   t u p l e   t a b l e   i s   m a i n t a i n e d   a f t e r   e a c h   o f   a l g o r i t h m   e x e c u t i o n .     4 . 1 .     V i r t u a l   f i r e w a l l   C o n t r o l l e r   i s   o n e   a m o n g   t h e   c o n t r o l   c o m p o n e n t s   r e s p o n s i b l e   f o r   t r a n s f o r m i n g   O p e n   f l o w   s w i t c h   ( h i g h   l e v e l )   l o g i c s   i n t o   I P   t a b l e   r u l e s .   F i r e w a l l   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   i s   a   s t a t e f u l   f i r e w a l l   w h e r e   i t   m o n i t o r s   a l l   t h e   a c t i v e   c o n n e c t i o n s   a n d   p e r f o r m s   b o t h   i n g r e s s   a n d   e g r e s s   f i l t e r i n g   o n   t h e   b a s i s   o f   t h e   r u l e s   d e f i n e d   i n   I P   t a b l e s .   T h e   d e p l o y e d   f i r e w a l l   s t a t e d   i n   F i g u r e   3   c a n   d i s t i n g u i s h   b e t w e e n   t h e   d a t a   p a c k e t s   c o m i n g   f r o m   l e g i t i m a t e   s o u r c e   o r   n o t .   A   s a m p l e   s e t   c a n   b e   s t a t e d   a s   f o l l o w s   R u l e   s e t 1 .   u f w   a l l o w   p r o t o c o l   t c p   f r o m   I P T a b l e _ a l l o w _ l i s t   t o   a n y   p o r t   8 0 0 8 .     4 . 2 .     B a n d w i d t h   a n a l y z e r   A t t a c k s   p e r f o r m e d   o n   t o p   o f   l a y e r   3   a n d   l a y e r   4   f o c u s   o n   b a n d w i d t h   a n d   r e s o u r c e   u t i l i z a t i o n   w h i c h   l e a d s   t o   c o m p r o m i s e   i n   p e r f o r m a n c e   a n d   s e c u r i t y .   M o s t   o f   t h e   a t t a c k s   l a u n c h e d   o v e r   a r e   v o l u m e t r i c   a n d   s t e a l t h i e r   t a r g e t   s p e c i f i c .   H e n c e   a n   o p t i m i z e d   b a n d w i d t h   a n a l y z e r   i s   r e q u i r e d   f o r   m o n i t o r i n g   t h e   b a n d w i d t h   p e r i o d i c a l l y   o r   i n t e r v a l s .   T h e   b a n d w i d t h   a n a l y z e r   c o n s i s t s   o f   a   s i g n i f i c a n t   m o d u l e   c a l l e d   T r a f f i c   I n s p e c t i o n   M o d e l   ( T I M ) .   T I M   h e l p s   i n c i s i v e   i n s p e c t i o n   o f   t h e   p a c k e t   a n d   e x t r a c t s   p o s s i b l e   i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   p a c k e t s .           F i g u r e   2 .   P r o p o s e d   v i r t u a l   f i r e w a l l   a r c h i t e c t u r e           F i g u r e   3 .   F i r e w a l l   o p e r a t i o n   b a s e d   o n   r u l e   s e t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 9 :     2 3 2     2 4 2   2 3 8     F i g u r e   4 .   A r c h i t e c t u r e   d i a g r a m   o f   p r o p o s e d   S D N   s e c u r i t y   f r a m e w o r k       A L G O R I T H M   C o n t r o l l e r   D e f i n e   p o r t s .   D e f i n e   h o s t   p o l i c i e s   ( h o s t   n a m e ,   p i d . u i d ) ;     F o r   e a c h   S w i t c h e s   S   i n   n e t w o r k   N   d o   M o n i t o r - e n a b l e = = C o n t r o l l e r   1 | | C o n t r o l l e r   2   I f   t r a f f i c   g e n e r a t i n g   h o s t = = I N T R A _ H O S T   M o n i t o r - e n a b l e = = C o n t r o l l e r   1   E l s e   i f   T r a f f i c   g e n e r a t i n g   h o s t = = I N T E R _ H O S T   M o n i t o r - e n a b l e = = C o n t r o l l e r   2   F o r   e a c h   h o s t   d o   I n s p e c t - p a c k e t = = s t a t e f u l   h o s t . T r a f f i c . m a t c h   ( t r u e ) ;   h o s t . U i d . m a t c h   ( t r u e ) ;   h o s t . U i d . m a t c h   ( t r u e ) ;   e n d   e n d   e n d     D e t e c t i o n   F o r   e a c h   h o s t   i n   t h e   n e t w o r k   d o   F o r   e a c h   S w i t c h   i n   t h e   n e t w o r k   d o   P a c k e t . t h e r s h o l d = = 5 0   P a c k e t . h o s t = = h o s t . g e t U I D ,   g e t   N I D   P a c k e t .   N e t w o r k = = g e t .   N e t w o r k   b y   S w i t c h   ( S I D )   I f   p a c k e t .   G e n e r a t i n g !   = h o s t . g e t U I D , g e t ( h o s t   I D )   f l a g   ( M a l i c i o u s   h o s t )   e l s e I f   ( P a c k e t . h o s t   e x c e e d s   t h r e s h o l d )   f l a g   ( D D O S   p o s s i b l e )   f l a g ( h o s t . g e t U I D ( ) )   e n d   e n d   e n d       5 .   E X P E R I M E N T A L   S E T U P   T h e   p r o p o s e d   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   i s   t e s t e d   a n d   i m p l e m e n t e d   i n   r e a l   t i m e   t e s t   b e d .   T h e   p r o p o s e d   f r a m e w o r k   i s   d e v e l o p e d   w i t h   t h e   c o m p l e t e   u s e   o f   p y t h o n   a n d   d e p l o y e d   i n   a   p a r r o t   o p e r a t i n g   s y s t e m .   S D N   c o n f i g u r a t i o n   a s   s t a t e d   i n   T a b l e   1   i s   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   p a r r o t   O p e r a t i n g   S y s t e m   ( O S )   u s i n g   M i n i n e t .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   f o r   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e s   ( D .   A r i v u d a i n a m b i )   2 3 9 T a b l e   1 .   C o n f i g u r a t i o n   o f   h o s t ,   c o n t r o l l e r   a n d   l i n k   s t a t e   S . N o   H o s t   H o s t   a d d r e s s   H o s t   M A C   L i n k   s t a t e   C o n t r o l l e r 1   R y u   P o r t   C o n t r o l l e r 2   R y u   P o r t   1   A A h 1   1 0 . 1 . 1 . 1   0 A : 0 A : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 1   s A A   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   2   A A h 2   1 0 . 1 . 1 . 2   0 A : 0 A : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 2   s A A   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   3   A B h 1   1 0 . 1 . 2 . 1   0 A : 0 B : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 1   s A B   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   4   A B h 2   1 0 . 1 . 2 . 2   0 A : 0 B : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 2   s A B   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   5   B A h 1   1 0 . 1 0 . 1 0 . 1   0 A : 0 B : 0 A : 0 0 : 0 0 : 0 1   s B A   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   6   B A h 2   1 0 . 1 0 . 1 0 . 2   0 A : 0 B : 0 A : 0 0 : 0 0 : 0 2   s B A   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   7   B B h 1   1 0 . 1 0 . 2 0 . 1   0 A : 0 B : 0 B : 0 0 : 0 0 : 0 1   s B B   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4   8   B B h 2   1 0 . 1 0 . 2 0 . 2   0 A : 0 B : 0 B : 0 0 : 0 0 : 0 2   s B B   c A   6 6 3 3   c B   6 6 3 4       5 . 1 .     E x p e r i m e n t a t i o n     I n i t i a l l y   M i n i n e t   w a s   e x e c u t e d   t o   g e t   v i r t u a l   n e t w o r k   w i t h   v i r t u a l   h o s t s ,   v i r t u a l   s w i t c h e s ,   v i r t u a l   c o n t r o l l e r s ,   v i r t u a l   l i n k s   e t c .   T h e   c o n t r o l l e r   w i t h   p r o p o s e d   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   w a s   d e v e l o p e d   i n   p y t h o n   a n d   d e p l o y e d   a s   i n d i v i d u a l   c o m p o n e n t .   A   n e w   t o p o l o g y   w i t h   o v s f   s w i t c h   s e t u p   w a s   c r e a t e d   w i t h   l i m i t e d   n u m b e r   o f   s w i t c h e s   a n d   i t s   a s s o c i a t e d   h o s t s   a n d   l i n k s .   M i n i n e t   w a s   e x e c u t e d   u s i n g   c u s t o m   t o p o l o g y   w i t h   p a r a m e t e r s .   O p e n   f l o w   s w i t c h   s u p p o r t   w a s   a l w a y s   e n a b l e d   a n d   r y u   c o n t r o l l e r   c o m p o n e n t   w a s   u s e d   f o r   m a n a g i n g   a n d   h a n d l i n g   t h e   s w i t c h .   A   c l e a r   v i e w   o n   b a s i c   S D N   e x p e r i m e n t a l   c o n f i g u r a t i o n   i s   s t a t e d   i n   T a b l e   2 .   F o r   e x a m p l e   S   i s   t h e   s w i t c h ,   s o u r c e   h o s t   i s   r e p r e s e n t e d   a s   B B h 1 ,   D e s t i n a t i o n   h o s t   a s   A B h 1 ,   a t t a c k   t y p e   a s   S N M P ,   p r o t o c o l   a s   T C P .   P a c k e t   c a p t u r e d   i n   n o r m a l   s c e n a r i o   i s   6 4 3 5   a n d   t h e   a t t a c k   s c e n a r i o   i s   1 0 7 4 .     5 . 2 .     P a c k e t   c a p t u r e   T C P   d u m p   u t i l i t y   i s   i n s t a l l e d   a n d   a l l   t h e   d a t a   p a c k e t s   m o v i n g   i n   a n d   a r o u n d   a l l   i n t e r f a c e s   w e r e   t a p p e d   a n d   r e c o r d e d   i n t o   . p c a p   f i l e   [ 2 5 ] .   T h e s e   c a p t u r e d   d a t a   h e l p e d   e x t r a c t i o n   o f   t h e   p a c k e t s   t h a t   d e v i a t e d   f r o m   t h e   n o r m a l   p a c k e t s .   T h e   c a p t u r e d   p a c k e t s   a l o n g   w i t h   s t a t i s t i c s   ( N o r m a l   a n d   a t t a c k )   a r e   d e t a i l e d   i n   T a b l e   2 .   S w i t c h   S 2 2   w a s   m o n i t o r e d   f o r   v a l i d a t i n g   t h e   e x p e r i m e n t s   a n d   t h e y   w e r e   c o n s i d e r e d   f o r   t h e   a t t a c k   s c e n a r i o .   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   p a c k e t   f l o w   r a t e   w i t h i n   t h e   s w i t c h   S 2 2 .   T h e   a r r i v a l   o f   p a c k e t   r a t e   w a s   e s t i m a t e d   f o r   e v e r y   1 5   m i n u t e s   i n t e r v a l .   I n   F i g u r e   4 ,   d a r k   l i n e s   c l e a r l y   s h o w   t h a t   n u m b e r   o f   r e q u e s t s   i s   v e r y   h i g h   w h i l e   c o m p a r i n g   n o r m a l   a n d   a t t a c k   s c e n a r i o .           F i g u r e   5 .   P a c k e t   f l o w   r a t e   w i t h i n   t h e   s w i t c h   S 2 2                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 9 :     2 3 2     2 4 2   2 4 0 T a b l e   2 .   S w i t c h ,   h o s t   c o n f i g u r a t i o n ,   p r o t o c o l   a n d   a t t a c k   t y p e   o f   e x p e r i m e n t a l   s e t u p   S . N o   N u m b e r   o f   S w i t c h   S o u r c e   H o s t   D e s t i n a t i o n   H o s t   A t t a c k   T y p e   P r o t o c o l   P a c k e t   c a p t u r e d   D D o S     N o r m a l   S c e n a r i o   A t t a c k   S c e n a r i o   1   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   A A h 1   S N M P   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   2   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   A A h 2   L a n d   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   3   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   A A h 1   F l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   4   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   A A h 2   U D P   f l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   5   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   A A h 1   H p i n g 3   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   6   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   A A h 2   P O D   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   7   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   A A h 1   S m u r f   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   8   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   A A h 2   D R - D o S   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   9   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   A B h 1   S N M P   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   1 0   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   A B h 2   L a n d   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   1 1   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   A B h 1   F l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   1 2   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   A B h 2   U D P   f l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   1 3   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   A B h 1   H p i n g 3   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   1 4   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   A B h 2   P O D   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   1 5   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   A B h 1   S m u r f   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   1 6   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   A B h 2   D R - D o S   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   1 7   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   B A h 1   S N M P   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   1 8   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   B A h 2   L a n d   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   1 9   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   B A h 1   F l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   2 0   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   B A h 2   U D P   f l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   2 1   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   B A h 1   H p i n g 3   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   2 2   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   B A h 2   P O D   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   2 3   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   B A h 1   S m u r f   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   2 4   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   B A h 2   D R - D o S   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   2 5   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   B B h 1   S N M P   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   2 6   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B B h 1   B B h 2   L a n d   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   2 7   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   B B h 1   F l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   2 8   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   B A h 1   B B h 2   U D P   f l o o d   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   2 9   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   B B h 1   H p i n g 3   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   3 0   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 1   B B h 2   P O D   O p e n f l o w   1 7 0 0 0   1 5 0 0 2   3 1   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   B B h 1   S m u r f   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6   3 2   S 1 , S 2 , S 1 1 , S 1 2 , S 2 1 , S 2 2   A B h 2   B B h 2   D R - D o S   T C P   6 4 3 5   1 0 7 6       5 . 3 .     A t t a c k   s c e n a r i o   O n c e   t h e   t o p o l o g y   w a s   c r e a t e d   u s i n g   m i n i n e t ,   i n t e r f a c e s   o t h e r   t h a n   e t h 0   w e r e   m o n i t o r e d   a n d   r e c o r d e d .   I n t e r f a c e s   o t h e r   t h a n   e t h 0   a n d   i n t e r f a c e   s t a r t   S 1 - e t h 1 . . . . S n - e t h n   b e l o n g s   t o   s o f t w a r e   d e f i n e d   s w i t c h e s   a n d   h o s t s   a s s o c i a t e d   w i t h   t h e   s w i t c h e s   a n d   i t s   l i n k s   w e r e   r e c o r d e d   u s i n g   t c p d u m p   u t i l i t y .   A n y   i n t e r f a c e   w h i c h   w a s   u p   i n   t h e   c o n t r o l   p l a n e   w a s   t a k e n   w i t h   u n l i m i t e d   r e q u e s t s   t o   s e n d   d a t a   p a c k e t s   t o   a n   i n d i v i d u a l   s w i t c h   o r   i t s   a s s o c i a t e d   h o s t s .   T h i s   l e d   t o   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   D D o S   o v e r   a   s p e c i f i c   h o s t   w i t h i n   t h e   c o n n e c t e d   s w i t c h .   F r o m   F i g u r e   6 ,   r e d   s p l i n e   w h i c h   r a n g e s   f r o m   1 5     1 0 5   p a c k e t s   p e r   s e c o n d   s t a t e s   t h e   g e n e r a l   p a c k e t   f l o w   h a n d l e d   b y   t h e   c o n t r o l l e r   f r o m   s w i t c h   S 2 2 .   B l u e   e x p l a i n s   t h e   p a c k e t   f l o w   d u r i n g   D D o S   d e t e c t i o n   w h i c h   i n   t u r n   c l e a r l y   s h o w s   t h a t   t h e   f l o w   o f   p a c k e t   r a t e   i s   c o m p l e t e l y   r e d u c e d   a n d   f a l l s   b e t w e e n     1 0 - 1 5   p a c k e t s   p e r   s e c o n d .     5 . 4 .     F i r e w a l l   T h e   c o n t r o l l e r   c o m p o n e n t   c o n s i s t s   o f   a   m a j o r   m o d u l e   f i r e w a l l .   F i r e w a l l   i s   u s e d   f o r   r e c o r d i n g   t h e   i n t e r n a l   h o s t   a d d r e s s   ( p e r m a n e n t   a n d   l o g i c a l ) .   R u l e   s e t   i s   d e f i n e d   t o   t h e   f i r e w a l l   f o r   i n s p e c t i n g   a n d   d e t e c t i n g   m a l i c i o u s   t r a f f i c .   R u l e   s e t   i s   b a s e d   o n   t h e   b e h a v i o r   f e a t u r e s   o f   h o s t s   a n d   n e t w o r k s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   f o r   s o f t w a r e   d e f i n e d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e s   ( D .   A r i v u d a i n a m b i )   2 4 1     F i g u r e   6 .   D e t e c t i o n   r a t e   v s .   p a c k e t   f l o w   r a t e   w i t h i n   s w i t c h e s       5 . 5 .     T r a i n i n g   p h a s e   T h e   E x p e r i m e n t a t i o n   i s   c a r r i e d   o u t   a n d   d a t a   t r a n s f e r ,   r o u t i n g ,   p a c k e t   f o r w a r d i n g   e t c   w e r e   p e r f o r m e d   w i t h i n   t h e   h o s t s .   T h i s   e x p e r i m e n t a t i o n   w a s   c a r r i e d   o u t   f o r   a   w e e k   w i t h   b a l a n c e d   p a y l o a d   a n d   t r a n s f e r .   T h e   r e c o r d e d   t r a f f i c   w a s   t a k e n   i n t o   c o n s i d e r a t i o n   a n d   p r o c e s s e d   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   p o s s i b l e   f e a t u r e s   f r o m   i n d i v i d u a l   i n t e r f a c e s ,   c o n n e c t e d   s w i t c h e s ,   a s s o c i a t e d   h o s t s ,   l i n k s .   T h e s e   e x t r a c t e d   f e a t u r e s   w e r e   t a b u l a t e d   i n t o   a   s y s t e m   w i t h   n e t w o r k   l e v e l   f e a t u r e s   a n d   u s e d   f o r   f u r t h e r   c l a s s i f i c a t i o n .   A   f i n a l   e n t r o p y   w a s   c a l c u l a t e d   a n d   l i n k s   w i t h   d e f i n e d   I P   a d d r e s s   a n d   M A C   a d d r e s s   w e r e   r e g i s t e r e d   i n   t h e   I P   t a b l e s   ( f i r e w a l l   r u l e   t a b l e ) .     5 . 6 .     T e s t i n g   p h a s e   I n   t e s t i n g   p h a s e ,   t h e   a t t a c k   m o d u l e   w r i t t e n   i n   p y t h o n   w a s   e x e c u t e d   f o r   c r e a t i n g   s u s p i c i o u s   t r a f f i c   f r o m   o t h e r   i n t e r f a c e s .   i e .   H o s t   H 1   a s s o c i a t e d   t o   S w i t c h   S 2   c r e a t e d   t h e   a t t a c k   p a y l o a d   o v e r   H 2   h o s t   a s s o c i a t e d   w i t h   s w i t c h   S 3 .   O n c e   t h e   a t t a c k   m o d u l e   g o t   e x e c u t e d ,   a l l   t h e   t r a f f i c   m o v i n g   i n   a n d   a r o u n d   t h e   i n t e r f a c e s   w a s   t a p p e d   a n d   f e a t u r e s   w e r e   e x t r a c t e d .   B a s e d   o n   t h e   e x t r a c t e d   f e a t u r e s ,   t h e   e n t r o p y   w a s   c a l c u l a t e d   f o r   t h e   i n d i v i d u a l   s w i t c h ,   i f   t h e   e n t r o p y   e x c e e d e d ,   t h e   s y s t e m   f l a g g e d   t h e   t r a f f i c   a s   s u s p i c i o u s   a n d   t h e   I P   a d d r e s s   a n d   M A C   a d d r e s s   w e r e   r e g i s t e r e d   a u t o m a t i c a l l y   i n   t h e   I P   t a b l e s   f o r   d e n i a l .       6 .   C O N C L U S I O N     T h i s   p a p e r   h a s   p r o p o s e d   a   n o v e l   s e c u r i t y   f r a m e w o r k   t o   c o m b a t   D D o S   u s i n g   a   v i r t u a l   f i r e w a l l   a n d   a   b a n d w i d t h   a n a l y z e r .   T h e   m o d e l   p r e s e n t e d   s h o w s   a t t a c k s   l a u n c h e d   o v e r   S D N   a s   h i g h l y   s o p h i s t i c a t e d   a n d   h a r d   i n   t e r m s   o f   s c a l a b i l i t y .   T h e   p r o p o s e d   f r a m e w o r k   i s   h i g h l y   r e l i a b l e   i n   d e t e c t i n g   t h e   s u s p i c i o u s   t r a f f i c   a n d   h a n d l i n g   t h a t   t r a f f i c   w i t h i n   t h e   m e d i u m   w i t h o u t   c o m p r o m i s i n g   o n   i t s   p e r f o r m a n c e .   T h e   p r o p o s e d   f r a m e w o r k   w o r k s   f i n e   f o r   f i x e d   t o p o l o g y .   I n   f u t u r e   t h e   w o r k   c a n   b e   e n h a n c e d   t o   f i t   c h a n g i n g   t o p o l o g y .   S o m e   o f   t h e   k e y   c o n c e r n s   l i k e   t o p o l o g y   c h a n g i n g   f i r e w a l l   r u l e s ,   a u t o m a t i n g   r u l e   u p d a t i o n   e t c .   c a n   b e   t a k e n   i n t o   c o n s i d e r a t i o n   a n d   a   l a r g e   v o l u m e   o f   w o r k   s p e n t   o n   t h e   a b o v e   a d d r e s s e d   i s s u e s .       R E F E R E N C E S     [ 1 ]   H a i f e n g   Z h o u ,   C h u n m i n g   W u ,   C h e n g y u   Y a n g ,   P e n g f e i   W a n g ,   Q i   Y a n g ,   Z h o u h a o   L u ,   a n d   Q i u m e i   C h e n g ,   S D N - R D C D :   A   R e a l - T i m e   a n d   R e l i a b l e   M e t h o d   f o r   D e t e c t i n g   C o m p r o m i s e d   S D N   D e v i c e s ,   2 0 1 8   I E E E / A C M   t r a n s a c t i o n s   o n   n e t w o r k i n g ,   V o l .   2 6 ,   N o .   5 ,   2 0 1 8 .   [ 2 ]   V i j a y   V a r a d h a r a j a n ,   K a l l o l   K a r m a k a r ,   U d a y   T u p a k u l a ,   a n d   M i c h a e l   H i t c h e n s   A   P o l i c y - B a s e d   S e c u r i t y   A r c h i t e c t u r e   f o r   S o f t w a r e - D e f i n e d   N e t w o r k s ,   2 0 1 9   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   i n f o r m a t i o n   f o r e n s i c s   a n d   s e c u r i t y ,     V o l .   1 4 ,   N o .   4 ,   2 0 1 9 .   [ 3 ]   L y n d o n   F a w c e t t ,   S a n d r a   S c o t t - H a y w a r d ,   M a t t h e w   B r o a d b e n t ,   A n d r e w   W r i g h t ,   a n d   N i c h o l a s   R a c e ,   T E N N I S O N :   A   D i s t r i b u t e d   S D N   F r a m e w o r k   f o r   S c a l a b l e   N e t w o r k   S e c u r i t y ,   2 0 1 8   I E E E   J o u r n a l   o n   s e l e c t e d   a r e a s   i n   c o m m u n i c a t i o n s ,   V o l .   3 6 ,   N o .   1 2 ,   2 0 1 8 .   [ 4 ]   Y a n b i n g   L i u ,   Y a o   K u a n g ,   Y u n p e n g   X i a o ,   a n d   G u a n g x i a   X u   S D N - B a s e d   D a t a   T r a n s f e r   S e c u r i t y   f o r   I n t e r n e t   o f   T h i n g s ,   2 0 1 8   I E E E   I n t e r n e t   o f   t h i n g s   j o u r n a l ,   V o l .   5 ,   N o .   1 ,   2 0 1 8 .   [ 5 ]   K ü b r a   K a l k a n ,   L e v e n t   A l t a y ,   G ü r k a n   G ü r ,   a n d   F a t i h   A l a g ö z   J E S S :   J o i n t   E n t r o p y - B a s e d   D D o S   D e f e n s e   S c h e m e   i n   S D N ,   2 0 1 8   I E E E   J o u r n a l   o n   s e l e c t e d   a r e a s   i n   c o m m u n i c a t i o n s ,   V o l .   3 6 ,   N o .   1 0 ,   2 0 1 8 .   [ 6 ]   B i n g   w a n g ,   Y o a   Z e n g ,   W e n j i n g   l i u ,   a n d   T h o m a s   H o u   D D o S   A t t a c k   P r o t e c t i o n   i n   t h e   E r a   o f   C l o u d   C o m p u t i n g   a n d   S o f t w a r e - D e f i n e d   N e t w o r k i n g ,   2 0 1 4   I E E E   2 2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   N e t w o r k   P r o t o c o l s ,   C o m p u t e r   N e t w o r k s   8 1 ,   p p .   3 0 8 3 1 9 ,   2 0 1 5 .   [ 7 ]   S .   S h i n   a n d   G .   G u ,   A t t a c k i n g   s o f t w a r e - d e f i n e d   n e t w o r k s :   a   f i r s t   f e a s i b i l i t y   s t u d y ,   P r o c .   t h e   S e c o n d   A C M   S I G C O M M   W o r k s h o p   o n   H o t   T o p i c s   i n   S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k i n g ,   p p .   1 6 5 1 6 6 ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.