RPKI路由应急管控系统V2.0
说明书
1.引言
1.1产品描述
软件名称：RPKI路由应急管控系统V2.0
简称：RPKI - QCL-V2.0
开发语言：Rust、Python、HTML、CSS、TypeScript
功能版本：V2.0
1.2开发背景及内容提要
随着互联网的快速发展，网络安全威胁也日益增多，特别是对于互联网基础设施的攻击可能带来严重的后果。RPKI（Resource Public Key Infrastructure）是一种用于加强BGP（Border Gateway Protocol）路由安全性的框架，它提供了一种方式来验证路由传播的真实性，防止恶意的路由劫持和欺骗攻击。然而，尽管RPKI提供了一定程度的路由安全性，但在应对网络紧急情况时，仍然存在一些挑战，需要开发相应的应急防御系统来应对各种网络攻击。
软件开发旨在建立一套完善的应急防御系统，以应对互联网基础设施遭受的各种网络攻击。该系统将结合RPKI框架的路由安全性机制，针对网络紧急情况，提供实时监测、快速响应和自动化处理的功能，保障互联网路由的可靠性和安全性。主要包括以下内容：系统将实时监测互联网路由的状态和变化，包括对RPKI路由的验证结果进行监测，以及对异常路由的检测和识别。在发现异常路由或网络攻击行为时，系统将立即发出警报，并启动快速响应机制，包括应急过滤恶意路由、调整路由策略等措施，以最小化网络影响。针对常见的网络攻击场景和应急事件，系统将提供自动化处理方案，通过预设的规则和策略进行自动化处理，提高应对能力和响应速度。提供直观的可视化界面，显示实时的路由状态和安全事件，帮助管理员及时了解网络情况，做出相应的应对措施。通过《RPKI路由应急管控系统》软件的开发与应用，可以有效提升互联网路由的安全性和稳定性，保障网络基础设施的正常运行，提高网络抗攻击能力，减少因网络攻击带来的损失。
2.软件体系结构
2.1软件的功能结构
软件的功能结构如下：
图1.系统功能结构图
路由管理功能是对整个RPKI体系中的路由进行管理与展示，包括搜索筛选ROA、ROA资源信息、ROA添加删除、攻击告警处理等，以可视化的方式直观地管理路由授权信息，并及时响应网络安全事件，确保网络的安全和稳定运行。
证书信息功能模块旨在提供对父级CA及资源库的全面管理和监控，使系统管理员能够轻松地查看和配置与父级CA及资源库相关的摘要信息。这包括父级CA Handle、资源库URI、最近交换时间以及父级CA所分配的所有资源的详细信息。
证书管理功能是为了提高子级CA与资源库之间的交互效率和安全性而设计的。这个功能的目标是通过小程序，利用SSL加密认证，实现子级CA与资源库之间的自动注册和注销，避免手动交互，提高系统的可靠性和安全性。
应急管控功能提供了路由撤销和路由重定向两大功能。路由撤销允许管理员撤销指定的路由，即使它们已经生效。这可以阻止错误配置或恶意攻击导致的不良路由传播，迅速恢复网络的正常运行状态。路由重定向允许管理员将路由重定向到安全的AS Number，以避免恶意攻击或路由故障对网络造成的影响。通过这些功能，用户可以在网络发生紧急情况时，及时采取措施以应对威胁，确保网络安全。
关于我们功能提供了关于RPKI路由攻击防御系统的相关研究信息，旨在向用户介绍平台的背景、目标和成果，以及所搭建的RPKI资源公共密钥基础架构认证体系的相关信息。通过“关于我们”功能，用户可以了解到RPKI路由攻击防御平台的详细信息，建立信任和了解，为进一步合作和研究提供基础。
2.2软件的系统架构
软件系统架构如下：
图2.软件系统架构图
RPKI路由应急管控系统的系统架构如图2所示。基本设计思路如下：主要由前端展示层、访问控制层、前台应用层、服务层和数据层等5部分构成。其中，前端展示层作为路由管控平台的载体，包括接入设备及其前端架构，以实现数据传输和结果展示；访问控制层利用一系列代理和网关执行程序，以实现前后端的交互；前台应用层部署多种实用性功能，以供用户需求访问；服务层存储RPKI证书体系，以签发、存储和同步验证ROA信息；数据层存储ROA的缓存数据以供上层获取。通过对各层模块的详细设计，前端调用一个API接口通过访问控制层的前后端交互，以到达前台应用层的功能模块，然后利用服务层RPKI证书签发存储和验证体系，抵达数据层中寻找ROA的数据信息，然后将查询到的结果汇聚至前端展示层供用户查看。
3.软件实现功能
3.1攻击告警
攻击告警功能是RPKI路由攻击防御平台的重要组成部分。当系统检测接收到异常路由或网络攻击行为时，立即发出警报，迅速启动响应机制，以应对潜在的网络威胁。这项功能不仅能够及时发现问题，还能有效减轻潜在风险，保障网络的安全与稳定运行。
在接收到异常路由的报警后，管理员可根据上报的告警IP信息采取相应措施进行应急处理。其中，关键的一项应对措施是针对异常IP进行资源库ROA的删除或者依赖方ROA的应急过滤。通过这种方式，系统能够迅速剔除恶意路由，降低网络受到攻击的风险，确保数据传输的可靠性和安全性。
3.2路由管理
路由管理功能是对整个RPKI体系中可以获取的资源库ROA进行应急管理与展示，当路由系统遭遇泛洪攻击的时候，应急管理以撤销资源库中存储的ROA信息，使得依赖方无法从资源库中拉取ROA信息，从而阻断恶意流量的宣发路径。展示以可视化的方式显示整个资源库中ROA的ASN、前缀、状态、资源等信息，为管理员提供了全局视角，有助于更深入地理解ROA体系的特征和组成。
3.3证书信息
证书信息功能旨在为系统管理员提供对父级CA及资源库的全面管理和监控功能。通过这一功能，管理员可以轻松地查看和配置与父级CA及资源库相关的重要信息，实现对整个RPKI体系的有效管控。
该功能模块涵盖了多个关键信息点，其中包括父级CA Handle、资源库URI、最近交换时间等重要数据。管理员可以通过界面直观地获取这些信息，了解父级CA的身份和资源库的状态，以及与之相关的关键时间节点。此外，该功能还提供了父级CA所分配的所有资源的详细信息，帮助管理员全面了解和监控资源的分配情况。
为了提升用户体验和管理效率，证书信息功能模块设计了直观友好的界面，并提供了灵活的配置选项，使管理员能够根据需要对父级CA和资源库进行定制化配置。同时，该功能模块还支持实时数据更新和监控，确保管理员始终掌握最新的信息，及时做出决策和调整。
总的来说，证书信息功能模块为系统管理员提供了一站式的父级CA及资源库管理和监控解决方案，为保障网络的安全和稳定运行提供了强有力的支持。
3.4证书管理
证书管理功能其旨在提升子级CA与资源库之间的交互效率和安全性。通过该功能，系统能够实现子级CA与资源库之间的自动注册和注销，从而简化管理流程，确保通信的可靠性和安全性。
在传统的RPKI体系中，子级CA需要手动进行注册和注销操作，这不仅费时费力，还容易出现人为错误。而证书管理功能的引入，使得这一过程变得更加智能化和高效化。系统能够自动识别子级CA的注册请求，并在验证通过后自动完成注册流程，实现注册证书的生成和存储。同时，当子级CA需要注销时，系统也能够自动识别并执行相应的注销操作，确保证书管理的及时性和准确性。
综上所述，证书管理功能的引入大大提高了子级CA与资源库之间的交互效率和安全性，为RPKI路由攻击防御平台的运行和管理提供了强有力的支持。
3.5应急管控
应急功能是为了应对路由系统中的潜在恶意流量攻击，以及由此可能导致的流量堵塞和不可达情况而设计的。该功能通过SLURM（Signed Object for the Announcement of ROAs）路由策略，对依赖方进行精细化的RP（Route Prefix）管理，实现对路由系统中的恶意流量的快速响应和管控。
通过SLURM路由策略，实现对具体RP和前缀的精细化管控，使管理员能够有针对性地对流量进行过滤。管理平台提供了直观的前端界面，管理员可以快速选择需要过滤的RP和前缀，通过后端服务器生成SLURM.json文件，实现对恶意流量的快速响应。管理平台前端提供了灵活的选项，管理员可以根据实际情况选择需要过滤的ROA，提高了系统的灵活性和可配置性。通过这些特性，依赖方ROA管控功能使得系统能够迅速而有效地应对潜在的网络安全威胁，保障路由系统的正常运行。
3.6关于我们
关于我们功能是RPKI路由攻击防御系统中至关重要的一部分，旨在向用户提供关于该系统的详尽信息，以建立信任、促进了解，并为进一步的合作和研究提供基础。该功能不仅介绍了系统的背景、目标和成果，还提供了关于建立的RPKI资源公共密钥基础架构认证体系的相关信息，从而使用户能够全面了解该系统的运作机制和核心理念。
在关于我们功能中，用户可以深入了解系统的发展历程、研究动机以及未来展望。通过详细介绍系统所致力解决的问题和提供的解决方案，用户能够全面认识到该系统在网络安全领域的重要性和价值。此外，系统还会展示已取得的研究成果和技术特点，以及相关的论文和学术报道，为用户提供了充分的参考和了解渠道。
4.软件详细设计
4.1攻击告警
4.1.1程序流程
图3.攻击告警上报处理流程图
在接收到异常路由的报警后，管理员可根据上报的告警IP信息采取相应措施进行应急处理。系统提供了灵活的处理方式，管理员可以根据具体情况选择单个处理攻击告警，也可以批量进行处理攻击告警，以实现全面的应急管控。
针对单个攻击告警，管理员可以立即采取针对性的措施，如针对异常IP进行资源库ROA的删除或者依赖方ROA的应急过滤。这样的精准处理能够迅速剔除恶意路由，降低网络受到攻击的风险，确保数据传输的可靠性和安全性。
而针对批量攻击告警，系统也提供了相应的应急处理功能。管理员可以批量选择多个异常IP进行处理，例如一次性撤销多个恶意路由，从而迅速遏制攻击行为的传播，有效保护网络的安全。这种批量处理的方式能够提高应急响应的效率，缩短应对时间，为网络安全提供更加全面的保障。
总之，系统提供了灵活多样的应急处理方式，管理员可以根据具体情况选择单个或批量处理攻击告警，以实现及时、精准、高效的应急管控。这样的应急处理机制有助于保障网络的安全和稳定运行，提升系统的整体防御能力。
4.1.2关键子函数说明
子函数名：emergency_report_dispose( )
函数功能：接收处理攻击告警信息并通过ORM关系映射将攻击告警存储到数据库。
输入参数：攻击告警信息json数据
输出信息：JsonResponse
子函数名：Emergency()
函数功能：处理小程序返回的攻击告警并在前端页面进行渲染展示，进行攻击告警的单个处理跟批量处理。
输入参数：prefixList
输出信息：攻击告警表格信息
4.1.3关键数据变量
变量名：prefixList
说明：前缀列表
类型：list
变量名：selectedPrefixes
说明：批量选中的攻击告警IP前缀
类型：list
变量名：prefixesData
说明：小程序响应的数据库中存储的攻击告警数据
类型：dict
4.2应急管控IP前缀命中条目检测
4.2.1程序流程
图4.检测IP前缀资源库命中条目数流程图
管理员可以在管控平台客户端的应急管控功能中，通过点击"检测IP前缀命中条目"按钮，来获取IP前缀在资源库中的命中条目数。这项功能允许管理员根据需要对特定IP前缀进行信息检测，以了解其在资源库中的授权情况。
具体操作包括系统根据管理员输入的IP前缀信息，遍历资源库中的ROA信息，并进行分割IP地址和掩码，然后通过与运算筛选出资源库中命中的ROA条目数。这一过程能够帮助管理员迅速了解特定IP前缀的授权情况，从而更好地判断网络安全风险。
在客户端执行检测后，系统将会向管理员提示命中的ROA条目数，以便管理员进行进一步的分析和应对措施。这种即时的反馈和提示有助于管理员快速掌握网络安全状态，及时采取相应的防御措施，保障网络的安全和稳定运行。
通过这样的功能优化和拓展，管理员能够更加方便地进行IP前缀命中条目的检测，有效提高了应急管控的效率和准确性，为网络安全提供了更加可靠的保障。
4.2.2关键子函数说明
子函数名：handIPPrefix( )
函数功能：根据IP前缀信息，遍历资源库中的ROA信息，并进行分割IP地址和掩码，然后通过与运算筛选出资源库中命中的ROA条目数。
输入参数：ip_prefix
输出信息：notification
子函数名：getIps()
函数功能：进行筛选。
输入参数：filtering
输出信息：setNotification
4.2.3关键数据变量
变量名：filtering
说明：筛选条件
类型：Filtering
变量名：suggestionCount
说明：命中的ROA条目数量
类型：int
4.3资源库ROA应急管控
4.3.1程序流程
图5.资源库ROA应急管控流程图
为紧急撤销资源库中的ROA信息，管控平台根据实际情况的需求设计两种撤销路径 (1) ROA单个撤销：在平台客户端利用ASN、状态及地址前缀搜索并选中相应的ROA，向后端发起请求；后台服务器根据路由选择相应的响应函数以对资源库中的ROA紧急过滤撤销。（2）ROA批量撤销：根据用户在管控平台客户端录入的ROA前缀信息，遍历资源库的ROA信息，分割其前缀的IP和掩码，并作与运算，从而批量筛选出资源库中所包含的需要过滤的ROA信息，选中并向后端发起请求，后台服务器根据路由选择相应的响应函数进行资源库中相应的ROA紧急过滤撤销。
4.3.2关键子函数说明
子函数名：isPrefixContained( )
函数功能：判断前缀包含函数，判断一个IP地址的前缀是否包含在另一个IP地址的前缀中。
输入参数：前缀1、前缀2
输出信息：boolean
子函数名：getMaskSegments()
函数功能：将一个表示子网掩码的数字转化为一个由四个数字组成的数组。
输入参数：mask
输出信息：将掩码分割后的数组
4.3.3关键数据变量
变量名：prefix
说明：前缀
类型：string
变量名：mask
说明：掩码
类型：number
4.4依赖方ROA应急管控
4.4.1程序流程
图6.依赖方ROA应急管控流程图
为了应对路由系统中的潜在恶意流量攻击，以及由此可能导致的流量堵塞和不可达，管理平台前端提供了一个用户界面，允许管理员根据需要选择要紧急过滤的RP和前缀信息，当管理员在前端界面上进行了选择后，管理平台前端向后端服务器发起请求，传递所选RP和前缀信息。后端服务器接收到请求后，通过调用RP端的小程序，生成SLURM.json文件。生成的SLURM.json文件通过安全的通信方式传输到依赖方，然后依赖方根据本地策略引擎将SLURM.json文件中的ROA信息应用到路由系统的策略中。为了使新的SLURM策略生效，依赖方需要重启相关路由设备，确保新的ROA信息得到正确应用，这确保了管控功能的即时生效。
4.4.2关键子函数说明
子函数名：rp_roa_filter()
函数功能：整合数据信息，模拟客户端向RP端小程序发起请求。
输入参数：无
输出信息：后端响应结果
子函数名：slurm_config()
函数功能：生成SLURM.json文件，并重启依赖方然后依赖方根据本地策略引擎将SLURM.json文件中的ROA信息应用到路由系统的策略中。
输入参数：前缀列表
输出信息：后端响应结果
4.4.3关键数据变量
变量名：rp_url
说明：RP地址信息
类型：String
变量名：prefix_list
说明: 前缀列表
类型：List
变量名：slurm_json
说明：生成的slurm的json数据
类型：Json
5.软件运行示例
5.1 系统主页
5.2 证书信息
5.3 证书管理
5.4 应急管控
5.5 关于我们
