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由于域间路由协议不能对接收到的路由信息进行验证，误配置和恶意伪造产生的虚假路由能够劫持IP报文的正常转发。近年来互联网急剧膨胀的规模和商业利益的刺激使得前缀劫持事件激增，域间路由安全受到了前所未有的关注。然而，由于资源开销过大或部署难度过高，已有的前缀劫持防护方案均未能大规模部署。本文围绕前缀劫持的防御和监测开展研究，主要内容和贡献如下：1、提出了一种前缀劫持防护模型AHIDR。本文对域间路由中当前已知的所有攻击手段及其实施的前缀劫持进行了总结和分析，明确了域间路由安全的范畴和对各类攻击应实现的防护级别，提出了一种域间路由前缀劫持防护模型AHIDR。模型定义了监测和防御的防护手段二元组，其中监测系统的劫持数据用于激励、指导并验证防御协议的部署，同时防御协议中的可信路由信息能够增强监测算法的准确率，二者缺一不可、共同防护域间路由中的五类攻击。2、提出了高效安全的防御劫持域间路由协议FS-BGP。基于对域间路由中路径特征的深入分析， FS-BGP利用关键路径段证书算法高效地实现了对可行路径的鉴定，并利用受抑制路径填充算法防御了伪造路由决策的前缀劫持，从而避免了已有工作难以兼顾安全性和效率的两难境地。理论分析表明FS-BGP满足AHIDR对前缀劫持防御的定义。基于数十个骨干路由器八个月内的真实路由更新，实验结果表明FS-BGP的效率比同等防护级别的已有方案提高了两个数量级。3、提出了快速准确的前缀劫持监测算法RACE。 RACE创新地利用了路由控制层和数据层在空间维度上的状态关联，规避了同类工作在时间维度上检测的高时延，以及仅从一个层面检测时准确率的天然劣势。实际监测表明RACE能够实时识别前缀劫持，权威数据验证表明算法的误报率极低。 RACE覆盖了AHIDR对前缀劫持监测定义中的劫持手段，并首次监测了伪造路由策略的前缀劫持。4、设计并实现了首个全球劫持的无监督实时监测系统Argus。基于RACE的优势和工程优化， Argus迄今已经对全球互联网进行了两年的实时监测，首次准确监测到了大量真实劫持，生成了互联网第一份劫持报告。案例表明Argus的实时报警服务为补救争取了宝贵的时间。由于为本领域的研究提供了大量有价值的监测数据， Argus获得了ACM IMC颁发的第一个Community Contribution Award。Argus和FS-BGP对前缀劫持的监测和防御共同构建了域间路由的安全体系。