On-demand provisioning in the cloud allows for services to remain available despite massive denial-of-service (DoS) attacks. Unfortunately, on-demand provisioning is expensive and must be weighed against the costs incurred by an adversary. This leads to a recent threat known as {\it economic denial-of-sustainability (EDoS)}, where the cost for defending a service is higher than that of attacking. A natural tool for combating EDoS is to impose costs via resource burning (RB). Here, a client must verifiably consume resources -- for example, by solving a computational challenge -- before service is rendered. However, prior RB-based defenses with security guarantees do not account for the cost of on-demand provisioning. Another common approach is the use of heuristics -- such as a client's reputation score or the geographical location -- to identify and discard spurious job requests. However, these heuristics may err and existing approaches do not provide security guarantees when this occurs. Here, we propose an EDoS defense, LCharge, that uses resource burning while accounting for on-demand provisioning. LCharge leverages an estimate of the number of job requests from honest clients (i.e., good jobs) in any set $S$ of requests to within an $O(\alpha)$-factor, for any unknown $\alpha>0$, but retains a strong security guarantee despite the uncertainty of this estimate. Specifically, against an adversary that expends $B$ resources to attack, the total cost for defending is $O( \alpha^{5/2}\sqrt{B\,(g+1)} + \alpha^3(g+\alpha))$ where $g$ is the number of good jobs. Notably, for large $B$ relative to $g$ and $\alpha$, the adversary has higher cost, implying that the algorithm has an economic advantage. Finally, we prove a lower bound for our problem of $\Omega(\sqrt{\alpha B g})$, showing that the cost of LCharge is asymptotically tight for $\alpha=\Theta(1)$.


翻译:云中的需求供应使得尽管大规模拒绝服务(DoS)袭击,仍能继续提供服务。 不幸的是,按需求提供费用昂贵,必须与对手的成本权衡。这导致了最近所谓的“经济拒绝可持续性(EdoS)”威胁,捍卫服务的成本高于攻击。打击EDoS的自然工具是通过资源燃烧(RB)造成成本。在这里,客户必须可核查地消耗资源,例如通过解决计算挑战,然后才能提供服务。然而,以前基于RB的保障与按需求提供费用相比成本昂贵。另一个常见的方法是使用超常(例如客户的声誉评分或地理位置)来识别和抛弃虚假的工作要求。然而,这些超常和现有方法可能无法通过资源燃烧来提供安全保障。在这里,我们提议用资源燃烧来计算按需提供的费用。 相对于按需求提供费用提供的成本3,按局的相对成本进行杠杆评估,尽管实际的客户要求数量很多。

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