Uma Abordagem Baseada em Agentes para Detecção e Mitigação de Ataques DoS em Ambientes Web

Disciplina: FGA0053 - Sistemas Multiagentes
Nro do Grupo (de acordo com a Planilha de Divisão dos Grupos): 01
Frente de Pesquisa: Monitoramento e Mitigação de Ataques DoS com Sistemas Multiagentes

Alunos

Matrícula	Aluno
24/1025480	Yan Rodrigues
24/1025523	Gabriel Alves de Araujo
24/1025855	Rodrigo Àtila
24/1025336	Matheus Pinheiro
24/1025837	Pedro Ian Guedes de Carvalho
24/1025971	Paulo Vitor G. de Brito Matos

Sobre

Este projeto simula agentes que monitoram rotas HTTP e verificam e bloqueiam possíveis ataques DOS. Caso a rota esteja sob ataque de Todo esse processo é feito de forma acoplada a um servidor (Nesse caso, o Spark), permitindo maior modularidade do projeto. Além disso, há uma resistência a falhas, pois caso um agente crítico pare de responder, ele é derrubado e reiniciado.

Agentes do sistema

• 🛡️ MonitorAgent: Monitora requisições e detecta possíveis ataques
• 🔒 MitigatorAgent: Bloqueia IPs maliciosos
• 🖥️ UserAgent: Simula as requisições de um usuário normal.
• 🧨 AttackAgent: Simula um ataque DOS na rede.
• 🔧 SupervisorAgent: Supervisiona os agentes MonitorAgent e MitigatorAgent, de forma que garanta que sempre estarão funcionais.
• 🪖 CreateAttackAgent: Cria novos agentes de ataque à medida que os antigos vão morrendo

📁 Estrutura

 src
  └── main
      ├── java
      │   ├── agentes
      │   │   ├── AttackAgent.java
      │   │   ├── CreateAttackAgent.java
      │   │   ├── MitigatorAgent.java
      │   │   ├── MonitorAgent.java
      │   │   ├── SupervisorAgent.java
      │   │   └── UserAgent.java
      │   ├── core
      │   │   ├── DataStore.java
      │   │   ├── LogStore.java
      │   │   ├── Node.java
      │   │   ├── RequestRecord.java
      │   │   └── RequestRouter.java
      │   ├── infra
      │   │   ├── MonitorGateway.java
      │   │   └── MonitoringAPI.java
      │   └── Main.java
      └── resources
          └── public
              └── site
                  ├── static
                  │   ├── dashboard.css
                  │   ├── dashboard.js
                  │   ├── index.css
                  │   └── index.js
                  ├── dashboard.html
                  └── index.html

🛠️ Pré-requisitos

• Java 21+
• Apache Maven

Screenshots

Instalação

Linguagens: Java 21+ e Shell Script (para scripts auxiliares)
Tecnologias: Maven e JADE v4.5.0

🔧 Como rodar

Verifique se o Maven está instalado em sua máquina.

mvn --version

Caso não esteja instalado, instale-o:

# Windows
choco install maven # ou
scoop install maven

# Linux
sudo apt install maven # ou
sudo dnf install maven

# macOS
brew install maven

Após isso, rode o script auxiliar:

# Linux
chmod +x run.sh
./run.sh

# Windows
.\run.bat

# macOS
chmod +x run.sh
./run.sh # ou
sh run.sh

Então, o Maven deve cuidar de todo o resto do processo de build e o sistema será iniciado.

Uso

Para utilizar o sistema, basta rodá-lo e acessar o link para o dashboard. Nele, encontramos informações sobre IPs bloqueados, requisições feitas por IPs, e o log dos agentes.
Mais informações sobre como funciona o projeto e os agentes estão presentes aqui.

Vídeo

Para maior esclarecimento sobre o projeto, clique no vídeo a seguir:

Participações

Nome do Membro	Contribuição	Significância da Contribuição para o Projeto (Excelente/Boa/Regular/Ruim/Nula)	Comprobatórios (ex. links para commits)
Yan S.	Desenvolvimento dos agentes, documentação e deploy.	Excelente	Commits comprobatórios
Gabriel A.	Criação da API para o consumo no frontend da dashboard.	Excelente	Commits comprobatórios
Rodrigo A.	Criação de logs para interação com frontend.	Boa	Commits comprobatórios
Matheus P.	Criação de gerador de agentes de ataque, implementação OWASP.	Excelente	Commits comprobatórios
Pedro I.	Criação da dashboard.	Boa	Commits comprobatórios
Paulo V.	Criação do web socket e alterações no frontend.	Boa	Commits comprobatórios

Outros

Este projeto é escalável, pois permite que sejam adicionadas outras rotas para que sejam monitoradas. É necessário apenas poucas linhas de código para acoplar o MonitorAgent ao roteador.

Lições Aprendidas

• Paradigma de Sistemas Multiagentes e como utilizá-lo em aplicativos reais fora de simulações;
• Como criar agentes Behaviour;
• Como gerenciar os recursos do sistema de forma a priorizar a perfomance;
• Trabalho em grupo para aprendizado de novas tecnologias.

Percepções

• Modularidade e escalabilidade com Multiagentes;
• Importância do design correto das mensagens (ACLMessage);
• Integração com HTTP utilizando o Spark;
• Necessidade de atenção para concorrência e comunicação assíncrona;
• Importância de documentação do projeto.

Fragilidades do Sistema

• Não reconhece outras formas de ataque fora o DoS e DDoS.
• Por limitações do JADE, o sistema não convém com os protocolos FIPA (FIPA Contract Net Interaction), pois ele não permite que sejam feitas muitas Calls for Proposal (CFP) simultaneamente para vários destinatários;
• Percebe-se que o JADE possui algumas ressalvas quanto à perfomance, podendo afetar a robustez do servidor. Foram tomadas algumas medidas para evitar isso, como por exemplo a utilização de ConcurrentHashMap, que é thread-safe, e ExecutorService para rodar o recebimento de requisições do MonitorAgent de forma assíncrona, FixedThreadPool() para limitar a concorrência e evitar a sobrecarga nas rotas, etc...
• Também, foi vísivel alguns comportamentos emergentes no SupervisorAgent. Esses comportamentos se dão pelo fato de as mensagens serem enviadas no meio de alguma outra tarefa que o agente destinatário estava executando, fazendo com que ele interprete incorretamente que o agente está morto, e reinicia-o.

Trabalhos Futuros

• Implementação dos agentes baseados no OWASP Top 10, de forma a reconhecer diferentes formas de ataque.
• Melhorar a robustez geral do sistema, para conseguir suportar diversos ataques simultâneos no mesmo sistema.

Fontes

• PEREIRA, João Paulo Aragão. Método de mitigação contra ataques de negação de serviço distribuídos utilizando sistemas multiagentes. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, 2021.
  https://bdtd.ibict.br/vufind/Record/USP_b491d7e4241fe4d4820214d5653cdd7b

• NUNES, Ingrid; SCHARDONG, Frederico; SCHAEFFER-FILHO, Alberto. BDI2DoS: An application using collaborating BDI agents to combat DDoS attacks. Journal of Network and Computer Applications. https://www-periodicos-capes-gov-br.ez54.periodicos.capes.gov.br/index.php/acervo/buscador.html?task=detalhes&source=all&id=W2584985623