SDN for security

2013 OpenFlow Korea All Rights Reserved

SDN 기반의 보안August, 2013

OpenFlow Korea(www.OPENFLOW.or.kr)

발표자 : 안종석 (James)기술매니저[email protected]


Contents

SDN 기술 개요

시장 전망 과 표준화

SDN 관련 보안 트렌드

보안을 위한 Open Source / 표준 고려

가상화/SDN 관련 보안 제품 (예)

보안 관련 SDN 기업들

보안 비즈니스 모델(예)

가상화 환경의 보안


Specialized Packet Forwarding Hardware

App App App


App App App


App App App


App App App


OperatingSystem

OperatingSystem

OperatingSystem

OperatingSystem

OperatingSystem

App App App

Network Operating System

App App App

SDN 기술 개요 - 전통 시장의 변화


App

Simple Packet Forwarding Hardware



App App

Simple Packet Forwarding Hardware Simple Packet

Forwarding Hardware

벤더 고유 Network Operating System

1. 하드웨어와 오픈 인터페이스

3. 오픈 API 2. 확장 가능한 오픈 OS

SDN 기술 개요 – 분리


App

Forwarding

Forwarding

Forwarding

App App

Forwarding

Forwarding

Controller

SDN 기술 개요 – OpenFlow

Data

Data

Data

Data

Data

Flow

Forwarding

Forwarding

Forwarding

Forwarding

Forwarding

Data

Data

Data

Data

Data

FlowFlowFlowFlow

Flow Table

Header Fields Counters Action

VLAN

• Port• Drop• Rewrite

MPLS

콘트롤러 (Controller)


Forwarding

Forwarding

Forwarding

Forwarding

Forwarding

SDN 기술 개요 - VLAN

Data

Data

Data

Data

Data

가상 레이어 (Virtualization or “Slicing” Layer)


Forwarding Plane

Control Plane

Application

Hardware

Network Elements and Abstraction

Analysis and Monitoring, Performance and Security

Application Developer Environment

Switch Light

MuL SDN Controller

Cisco ONE Controller

SDN 기술 개요 - 계층별 프로그래밍

• 시장에서는 기존 기업과 벤처들이 오픈 기반 SDN의 가능성을 현실화 하고 있다.

ForwardingData

콘트롤러(Controller)


SDN과 표준화

Name Drivers Industry Start

ONF

Google, Facebook,..Service

Providers2011.

NetworkFunctions

Virtualization

Deutsch Telecom, British Telecom,..

Carriers 2013. 1.(첫번째 미팅)

OpenDaylight

Cisco, IBM, Ericsson,.. Vendors 2013. 4.

What do they REALLY want?


SDN 시장 전망

• Network Infrastructure Market 58% (US$ 2.1 Billion in 2016) • Application and Services Market 42% (US$ 1.6 Billion in 2016)

(US$ 2.1 Billion)

(US$ 1.6 Billion)


Cloud and SDN Expedite Growth in Virtual Network/Security Services

• Rise of SDN and network virtualization will lead to significant increase in virtualized network and security services (ADCs, WAN Optimization, Firewalls, etc.)

• Will occur at enterprises and cloud service providers, but also across the Telecom space (SDN and NFV)

• Established vendors and startups alike will be suppliers • Customers will benefit from speed and simplicity of provisioning, as

well as from flexibility and service velocity • Appliance vendors must adapt to software- and service-based

business models.

May 9th, 2013

비즈니스 모델 변화 (IDC 권장)


보안을 위한 Open Source / 표준 고려

• FortNOX: 자바 기반의 SE-FloodLight (Security Extended version of BigSwitch)로동일한 기능을 준비 중

– 공격 감지 (기존 센서 기술 응용 가능)– Authentication (관리 인증)– 스위치의 Flow 처리 성능 고려– 시장에 Launching을 위한 준수사항과 인증 고려

• FRESCO: 오픈플로우 콘트롤러와 오픈플로우 애플리케이션 계층 사이에서 빠른 보안이슈 감지와 완화 모듈들, 그리고 이들을 구성하여 보안 서비스를 효과적인 적용을위한 OpenFlow 애플리케이션 프레임워크.

• Security Requirements in the Software Defined Networking Model : IETF에서제안중인 프로토콜이며, 오픈플로우와 같이 SDN 콘트롤러등이나 애플리케이션들사이에 추가적인 기능을 전재로 함

• Cloud Management Platform (CMP) 고려– OpenStack의 Quantum (라우팅이나 보안 등의 기능 제공)– Stateful Firewall 등 기타 보안 기능– LBaaS (Load Balancing as a Service)


OpenFlowSec.org

Coming Summer 2013

We are currently preparing releases of several new OpenFlow Security Packages

• SE-FloodlightServer-side SE-Northbound APISRI Mediator ExtensionSRI Security Enforcement Kernel

• OpenFlow Security ActuatorClient Perl Lib SE-Northbound APISRI Security Response Director

• OF-BotHunterPre-requisites: package 1 and 2BotHunter v1.7.2Infection Profile Responder


OpenFlowSec.org - Security Applications

• +20 years of Network Defense Research applied to SDN

SDN Security Mediation ActuatorInfection Profile Responder(CEF/Syslog alert parser)

Standard OF Switch

SouthboundAPI

CL ‐Northbound API

AuthenticatedSSL Sockets

OF‐Bro

OF‐Nikto/NessusOF‐IPTables withAlias Set Rule Reduction OF‐Cuckoo

SE‐FloodlightOpenFlow Controller

(beta)

OF‐Suricata

OF‐BotHunter


OpenSAFE / FlowScale


• 방화벽 가상 어플라이언스 (Virtual Appliance) (예)

– 1 virtual CPU or 2 virtual CPUs at 1.5 GHz / RAM: 2 GB / Hard disk: 3 GB– Network interfaces 3개: Data interface (VSG-to-VEM) / 관리 / High-availability interface

– 최대 성능 : 1.2 Gbps / 400 Mpps / 200,000 세션 / 초당 10,000 세션 / VPN 200 Mbps / 최대VPN 터널 750

– 네트워크 기능: IEEE 802.1Q VLAN encapsulation / Traffic types: Unicast, broadcast, multicast, TCP, and User Datagram Protocol (UDP) / Jumbo frame support (up to 9216 bytes) / VXLAN aware

• UTM 가상 어플라이언스 (예)

– VMware, Citrix, Microsoft Hyper-V, KVM 지원– Specifications: 1.5+ GHz processor / 1 GB RAM / 20 GB hard disk / Bootable CD-ROM / 2

or more network cards / 1 GB RAM / 40 GB IDE or SCSI hard disk drive / 3 PCI-NICs (Internet, Local Net, Demilitarized Zone)

• SSL VPN 게이트웨이 가상 어플라이언스 (예)

– License Server Licensing (설치 하드웨어 지정)– Subscription Licensing (유지보수/지원 포함)

• 연수 선택 : 1,2,또는 3년• 동시 사용자 수 선택 : 2500, 5000, 7500, 10K, 15K, 20K, 25K

일부 SDN 콘트롤러와 물리적 스위치는 이동하는 가상 어플라이언스의 VM을 자동으로감지하여 이동한 위치에서 동일한 네트워크 정책을 유지 할 수 있음

보안 비즈니스 모델 변화 (기존 벤더)


• Embrane은 ‘heleous’ 제품 군 : 가상화 환경에서 Site-to-Site VPN 기능 보유 방화벽, 로드밸런서 그리고 이들을 관리하는 콘트롤러를 제공하며, 운영 중에도 중단 없이 처리능력을 향상하거나 네트워크 삽입을 할 수 있다. API를 사용하여 프로그램이 가능하며 이중화 기능을 제공 한다.

• 서비스 사업자를 위한 비즈니스 서비스 모델

보안 이슈와 기회 (Embrane 예)


Qosmos/Insieme Networks: 보안 응용

DataPlane Traffic

L4-7 프로토콜 & 애플리케이션확인

기타

P2P

e메일

비디오

웹

음성

비디오 최적화

분석 : NBAD, DLP, TMS, NG Firewall

QoS/QoE

VoLTE

컨텐츠 필터링 : SDN 콘트롤러 연동

IM


vArmour: SDSec (Software Defined Security)

SDN Controller

• Stealthy SDN security play : 투자(Total US$8M)를 받아 개발 중인 SDSec• 기술 개요: ASG(Application Security Gateway)가 감염된 서버의 로그(Rogue)

애플리케이션을 감지하면 SDN 콘트롤러로 신호를 보내 콘트롤러가 오픈플로우스위치 내의 포워딩 플레인(Forwarding Plane)을 변경하여 감염된 서버를 격리하여치료 한 뒤에 다시 운영에 복귀 시킨다.


CatBird: SDS (Software Defined Security)

• 기술 개요: Multi-control automation and validation within perfect inventory context (New VMs, VM configuration changes and VM movement). Controls that apply directly at the vSwitch(SDN) layer

Virtual Switch

Firewall

VM1 VM2 VM3

Hypervisor

Vulnerability Scanner

IDS

Firewall Updated Rules Audited

Monitor New VM Traffic Audit Alerts/Workflows

Scan New VM Audit Results/Workflows

New VM Added Interfaces Audited

SDSAPIs

SDS Manager

VMs Fully Visible

API Integration

Automated Control

Configuration

Workflow Audit

Real-Time Compliance


OpenFlow Area

Drop Actions

OpenFlow pSwitch

Data Center

3. Drop or QoS Action

2. Security Event

1. IDS/IPS 또는 Snort 나 Suricata

OpenFlow/SDN Controller

보안 비즈니스 모델(예): IDS/IPS

고려사항

• OpenFlow 연동 IDS 센서 :차단/제어 위치는 OpenFlow vSwitch/pSwitch

• FortNOX 또는 SE-FloodLight가능

• 확장성: 복수의 SDN콘트롤러 연결을 고려

• 중앙관리• 가상화• 복수 Tenant 감지 (IDSaaS)• CMP(Quantum) 고려• Embedded SDN 환경 고려

OpenFlow based vSwitch

MAC Srce.

MAC Dest.

Srce.IP

Dest. IP

SourceTCP Port

Dest. TCP Port Action

* * 192.168.10.20 * * * Drop


보안 비즈니스 모델(예): TMS

MAC Srce.

MAC Dest.

Srce.IP

Dest. IP

SourceTCP Port

Dest. TCP Port Action

* * * 192.168.10.20 80 * Port 3

고려사항

• DDoS 공격 차단 TMS (Treat Management System)

• 분산 DDoS 탐지센서들을 관리하는게이트웨이 또는 외부서비스 시스템을 SDN 콘트롤러와 연동

• 중앙관리• SDN 콘트롤러 (감지한

Target IP 주소 트래픽TMS 우회 명령 Flow) FortNOX 또는 SE-FloodLight 가능

• 가상화• 복수 Tenant 감지• CMP(Quantum) 고려

pSwitch/vSwitch pSwitch/vSwitch

OpenFlow/SDN Controller

TMS

3. DDoS 공격 Target Host IP 주소 트래픽을 TMS로 플로우 변경

Target Host

1. DDoS 센서 또는 게이트웨이에서공격 감지시 Target Host IP 주소를SDN 콘트롤러로 전달

2. DDoS 공격 필터링 한 정상 트래픽을 전송


• 공개 SDN 콘트롤러 내장 보안장비 (레가시 환경에서 TMS, IPS 등 인라인 모드 설치가 필요한 기기)

• 오픈 가상스위치(Open vSwitch) 내장의 NIC or 스위치 사용• OpenFlow 프로토콜 사용• 위협 플로우 Redirect 하여 TMS로 전송

서버

NIC Open vSwitch

VM 1IP 주소 1

vNIC

VM 2IP주소 2

vNIC

VM 3IP 주소 3

vNIC

SDN/OpenFlow Controller

보안 기능 Application

4) 위협

플로

우

3) Flow 카운터기반의 위협 분석

인라인 설치 TMS 장비

IP주소 2 VM 공격

Open pSwitch

보안 이슈와 기회 (인라인 TMS 모델 예)


보안 비즈니스 모델(예): 방화벽

가상화 환경의 SDN을 위한 방화벽 비즈니스 모델(예)

• 가상화 : 리눅스나 하드웨어 어플라이언스에 탑재한 방화벽 코드를 가상화서버에 적용 가능

• SDN 콘트롤러 호환성: SDN 콘트롤러 들에 포팅하는 방화벽 애플리케이션 고려• OpenFlow 버전: 오픈 플로우를 이용한 응용 서비스를 위하여 오픈플로우

프로토콜 버전 업그레이드 계획 고려• 스위치 연동: 오픈플로우 다른 버전의 스펙(Specification)의 스위치 연결 고려• 콘트롤러 내의 App 호환: 한 콘트롤러에 공존하는 OpenFlow App 들의 완성도

고려• 목표 시장을 위한 로드맵: 1) 방화벽 성능의 개선, 2) OpenFlow 연동, 3) SDN

콘트롤러 연동, 4) 보안 팀을 위한 CMP 지원 중앙 정책 관리 등 새로운 기능(자동확장, VPN, NAT, DHCP, 라우팅 등등) 추가 고려

가상화 서버

하이퍼바이저

리눅스

방화벽

vNIC vNIC

vSwitch

리눅스

웹서버

vNIC

리눅스

앱서버

vNIC

리눅스

DB서버

vNIC

vSwitch

NIC

SDN Controller

Orch

estration


Quantum API Clients

Cloud Management Platform (CMP) 고려사항

• 복수 Tenant 감지: 방화벽은Tenant 별로 구분하여 트래픽이격리된 방화벽 정책 실행

• OpenFlow vSwitch: 단순 필터링방화벽 기능 제공

• Quantum Firewall: 각 Tenant의Firewall agent는 Linux Firewall Box 상에서 동작

• Quantum 완성도: OpenStack의Quantum 은 완성 중

• 운영 담당자: Cloud 서비스 운영경험자 부족 및 보안 담당은 현재대부분 별도 조직

• 비즈니스 환경: 구매 담당 과 판매담당의 기술 이해 시간 필요

CMP 환경은 시간이 필요하며,이를 고려한 비즈니스 모델 가능

보안 비즈니스 모델(예): 장기 계획 방화벽

Orchestration Plane

Control PlaneSDN/MAC Learning

Data PlaneUnderlying Network

VM Tenant

1

vNIC

VMTenant

2

vNIC

VM Tenant

1

vNIC

물리 스위치가상 스위치

하이퍼바이저

가상 스위치

하이퍼바이저

라우터

방화벽

LBaaS

IP 네트워크

Encapsulation: VLAN/GRE/VXLAN/NVFRE/STT….

VMTenant

2

NIC

Quantum

Starting with the Havana release, the OpenStack Networking project's code name is Neutron


• Grizzly (new)– LBaaS– FaaS– HA for

dist.• 라우팅• 벤더의

Quantum Plugin으로 물리적 네트워크연동

• 수동 / 자동Provisioning

• 공공 클라우드모델은?

클라우드 관리 플랫폼 (CMP)


클라우드 관리


사용자 소유 사업자 소유

Infrastructure as a Service

Platformas a Service

Softwareas a Service

서비스 모델SaaSIaaS PaaS

클라우드 계층 (Cloud Layer)

데이터 (Data)

인터페이스 (APIS, GUIs)

애플리케이션 (application)

솔루션 스택 (Programing languages)

OS (Operating System)

가상 머신 (Virtual Machines)

가상네트워크 인프라

하이퍼바이저 (Hypervisors)

프로세스/메모리

데이터 스토리지 (Data Storage)

네트워크

물리적 환경 제공 / 데이터센터

사용자 소유

사용자 소유

사용자 소유

사업자 소유or

공공클라우드

사업자 소유or

공공클라우드

사업자 소유or

공공클라우드

가상화

가상화 기반의 클라우드 서비스


관리/제어 책임 (예)SaaSIaaS PaaS

PCI DSS 요구사항

데이터에 대한 방화벽 설치/유지 모두 모두 서비스 사업자

벤더 Default Password/보안 설정 변경 모두 모두 서비스 사업자

저장 데이터 차단 모두 모두 서비스 사업자

오픈/공중망 사용시 암호화 전송 사용자 모두 서비스 사업자

안티바이러스 소프트웨어 주기적 업데이트 사용자 모두 서비스 사업자

보안 시스템과 애플리케이션의 개발/유지 모두 모두 모두

데이터 접근 제한 업무 확인 모두 모두 모두

컴퓨터 접근을 위한 개별 ID 할당 모두 모두 모두

데이터의 물리적 접근 제한 서비스 사업자 서비스 사업자 서비스 사업자

네트워크 자원과 데이터 접속 모니터/추적 모두 모두 서비스 사업자

보안 시스템과 프로세스의 주기적 테스트 모두 모두 서비스 사업자

모든 개인을 위한 정보보안 정책 유지 모두 모두 모두

서비스 유형별 보안 모델 고려사항 (예)


가상화 보안이슈

• 전통적 보안으로 가상인프라보호는 비용 및 복잡성을 증가시킬 수 있음.

네트워크 경계에서 위협 및공격만을 차단

정책이 각 네트워크세그먼트나 서버의 중요어플리케이션에 국한

에이전트의 관리기능으로 단일 물리적

서버를 보호

개별 서버 또는 네트워크의중요 취약점을 패치

네트워크 경계뿐만 아니라VM 간의 경계도 위협에서

보호

정책을 포괄적(웹, 데이터, OS영역, DB)으로 적용하며

VMs 과 함께 이동

물리적 서버에 고려하는것과 같이 각각의 VM의

서버에도 필요

패치, 트래킹 그리고VM들의 임의 사용을 통제

Network IPS

Server Protection

System Patching

Security Policies


가상화 환경에서 새로운 보안 위험

하드웨어

하이퍼바이저

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

Worm 공격

가상 환경 내부에서감염 활동을 수행

VM간 무단 통신

하이퍼바이저 관리자

• VM 간 무단 통신으로 인한 보안 이슈 고려하여 물리 환경 수준 이상의 보안 정책이 필요• VM의 OS 는 Rootkit등의 공격 차단을 위해 물리 환경 수준의 보안 정책이 필요

Rootkit 제어 공격


가상화 환경에서 새로운 보안 위험

• 가상화 후에 관리자 규정 준수, 관리자 통제 권한 확대

하드웨어

하이퍼바이저

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

하드웨어

하이퍼바이저관리 서버

쉽게 VM을 구축


하이퍼바이저보안이슈

• 하이퍼바이저는 Host 컴퓨터에서 다수의 운영체제가 동시에 실행되기 위한 가상플랫폼• 하이퍼바이저 보안은 현재 가상화기술에서 중요하게 제기되고 있는 보안이슈로서

보안전문가들은 하이퍼바이저의 취약점 노출로 인한 공격발생을 우려하고 있다.• 하이퍼바이저가 위협에 노출될 경우 가상머신 또한 그대로 위협에 노출되기 때문이다.

하드웨어

하이퍼바이저

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

OS

App

하드웨어

하이퍼바이저관리 서버


공공 클라우드와 인증 (아마존 예)


보안 제어 모델

애플리케이션바이너리분석, 트랜잭션 보안, 웹 방화벽, SDLC

정보DLP, 암호화, 데이터베이스 모니터, CMF

관리IAM, 패치관리, 구성 관리, 모니터링, VA/VM, GRC

네트워크NIDS/NIPS, 방화벽, DPI, DDoS 차단, QoS,

DNSSEC, OAuth

Trusted Computing하드웨어 소프트웨어 API’s & RoT

Compute&Storage호스트 방화벽, HIDS/HIPS,

물리적CCTV, Guards

준수 모델

PCI

□ 방화벽□ 코드 리뷰□ WAF□ 암호화□ 사용자 고유 ID□ 안티바이러스□ 모니터링/IDS/IPS□ 패치/취약성 관리□ 물리접속제어□ Two Factor Authentication

HIPAA

GLBA

SOX

클라우드 모델

압축

하드웨어

Facility

통합 / 미들웨어

APIs

접속 / 전달

애플리케이션

데이터 / 메타데이터 / 컨텐츠

프레젠테이션

APIs

서비스 사업자 / 벤더 / 준수의 차이Virtualization Security is NOT Cloud Security!

PaaS

SaaS

IaaS

Consulting

보안 모델 변화와 영향

• Adaptive• Scalable• Automated• Resilient


요약

1. 가상화 기반의 공공클라우드 서비스를 고려한 서비스

사업자 / 벤더 / 준수의 차이 극복을 위한 노력 필요

2. 보안 모델의 변화와 시장의 환경 고려

3. 어플라이언스 벤더들은 소프트웨어나 서비스 기반의

비즈니스 모델을 도입


OpenFlow Korea(www.OPENFLOW.or.kr)

SDN for security

Technology

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