Models of DDoS Attacks and Research of Information System Security against this Type of Threats
Authors: Ермакова А.Ю. 
Published: September 2024

Статья посвящена вопросам построения теоретических и экспериментальных моделей DDoSатак на компьютерные системы. Целью данных атак является генерация большого количества запросов на сервер информационной системы в течение ограниченного промежутка времени, приводящая к блокировке его работы. В теоретической модели атаки предполагается, что запросы на сервер поступают независимо друг от друга с одинаковой вероятностью. Фиксируется временной интервал t0 и максимальное число запросов m0, которое сервер может обработать в течение данного интервала, и определяется событие, состоящее в успешной реализации DDoSатаки за промежуток времени Т. Атака считается успешно реализованной, если за время Т найдется временной интервал t0, на котором будет произведено m0 1 и более запросов. В статье показано, что задача вычисления вероятности данного события сводится к задаче о распределении максимума процесса скользящего суммирования (частичных сумм ЭрдешаРеньи) и приведены результаты исследования асимптотического поведения функции распределения указанной статистики. Для построения экспериментальной модели DDoSатаки, на основании реальных данных Лаборатории Касперского об интенсивности данного вида атак, автором построена непрерывная прогнозная функция, позволяющая строить прогнозные значения интенсивности на заданный временной интервал. Вводя далее значения потерь от данного типа атак, представляется возможным получить оценки для времени безопасной эксплуатации информационной системы, в отношении которой реализуются указанные атаки.

The article is devoted to the construction of theoretical and experimental models of DDoS attacks on computer systems. The purpose of these attacks is to generate a large number of requests to the server of the information system for a limited period of time, leading to blocking its operation. In the theoretical attack model, it is assumed that requests to the server are received independently of each other with the same probability. The time interval and the maximum number of requests that the server can process during this interval is fixed, and the event consisting in the successful implementation of a DDoS attack for a period of time is determined. The Attack is considered to be successfully implemented if there is a time interval during time T, at which more than one request will be made. The article shows that the problem of calculating the probability of this event is reduced to the problem of the distribution of the maximum of the sliding summation process (partial sums ErdeshRenyi) and presents the results of the study of the asymptotic behavior of the distribution function of the statistics. To build an experimental model of DDoS attacks, on the basis of real Kaspersky Lab data on the intensity of this type of attacks, the author constructed a continuous predictive function that allows to build predictive intensity values for a given time interval. By further entering the values of losses from this type of attacks, it is possible to obtain estimates for the time of safe operation of the information system against which these attacks are implemented.