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入侵检测技术综述
2008-04-17  /
 系统风险与入侵检测
  
   计算机网络的安全是一个国际化的问题,每年全球因计算机网络的安全系统被破坏而造成的经济损失达数百亿美元。进入新世纪之后,上述损失将达2000亿美元以上。
  
   政府、银行、大企业等机构都有自己的内网资源。从这些组织的网络办公环境可以看出,行政结构是金字塔型,但是局域网的网络管理却是平面型的,从网络安全的角度看,当公司的内部系统被入侵、破坏与泄密是一个严重的问题,以及由此引出的更多有关网络安全的问题都应该引起我们的重视。据统计,全球80%以上的入侵来自于内部。此外,不太自律的员工对网络资源无节制的滥用对企业可能造成巨大的损失。
  
   当商户、银行与其他商业与金融机构在电子商务热潮中纷纷进入Internet,以政府上网为标志的数字政府使国家机关与Internet互联。通过Internet 实现包括个人、企业与政府的全社会信息共享已逐步成为现实。随着网络应用范围的不断扩大,对网络的各类攻击与破坏也与日俱增。无论政府、商务,还是金融、媒体的网站都在不同程度上受到入侵与破坏。网络安全已成为国家与国防安全的重要组成部分,同时也是国家网络经济发展的关键。
  
   据统计:信息窃贼在过去5年中以250%速度增长,99%的大公司都发生过大的入侵事件。世界著名的商业网站,如Yahoo、Buy、EBay、Amazon、CNN都曾被黑客入侵,造成巨大的经济损失。甚至连专门从事网络安全的RSA网站也受到黑客的攻击。
  
   对入侵攻击的检测与防范、保障计算机系统、网络系统及整个信息基础设施的安全已经成为刻不容缓的重要课题。
  
   网络安全是一个系统的概念,有效的安全策略或方案的制定,是网络信息安全的首要目标。 网络安全技术主要有,认证授权、数据加密、访问控制、安全审计等。本文着重讨论的入侵检测技术是安全审计中的核心技术之一,是网络安全防护的重要组成部分。
  
   入侵检测技术是为保证计算机系统的安全而设计与配置的一种能够及时发现并报告系统中未授权或异常现象的技术,是一种用于检测计算机网络中违反安全策略行为的技术。违反安全策略的行为有:入侵—非法用户的违规行为;滥用—用户的违规行为。
  
   利用审计记录,入侵检测系统能够识别出任何不希望有的活动,从而达到限制这些活动,以保护系统的安全。入侵检测系统的应用,能使在入侵攻击对系统发生危害前,检测到入侵攻击,并利用报警与防护系统驱逐入侵攻击。在入侵攻击过程中,能减少入侵攻击所造成的损失。在被入侵攻击后,收集入侵攻击的相关信息,作为防范系统的知识,添加入知识库内,以增强系统的防范能力。
  
  
  入侵检测产品分析
  
   1. 入侵检测产品
  
   经过几年的发展,入侵检测产品开始步入快速的成长期。一个入侵检测产品通常由两部分组成:传感器(Sensor)与控制台(Console)。传感器负责采集数据(网络包、系统日志等)、分析数据并生成安全事件。控制台主要起到中央管理的作用,商品化的产品通常提供图形界面的控制台,这些控制台基本上都支持Windows NT平台。
  
   从技术上看,这些产品基本上分为以下几类:基于网络的产品和基于主机的产品。混合的入侵检测系统可以弥补一些基于网络与基于主机的片面性缺陷。此外,文件的完整性检查工具也可看作是一类入侵检测产品。
  
   2. 基于网络的入侵检测
  
   基于网络的入侵检测产品(NIDS)放置在比较重要的网段内,不停地监视网段中的各种数据包。对每一个数据包或可疑的数据包进行特征分析。如果数据包与产品内置的某些规则吻合,入侵检测系统就会发出警报甚至直接切断网络连接。目前,大部分入侵检测产品是基于网络的。值得一提的是,在网络入侵检测系统中,有多个久负盛名的开放源码软件,它们是Snort、NFR、Shadow等,其中Snort 的社区(http://www.snort.org)非常活跃,其入侵特征更新速度与研发的进展已超过了大部分商品化产品。
  
   网络入侵检测系统的优点:
  
   网络入侵检测系统能够检测那些来自网络的攻击,它能够检测到超过授权的非法访问。
  
   一个网络入侵检测系统不需要改变服务器等主机的配置。由于它不会在业务系统的主机中安装额外的软件,从而不会影响这些机器的CPU、I/O与磁盘等资源的使用,不会影响业务系统的性能。
  
   由于网络入侵检测系统不像路由器、防火墙等关键设备方式工作,它不会成为系统中的关键路径。网络入侵检测系统发生故障不会影响正常业务的运行。布署一个网络入侵检测系统的风险比主机入侵检测系统的风险少得多。
  
   网络入侵检测系统近年内有向专门的设备发展的趋势,安装这样的一个网络入侵检测系统非常方便,只需将定制的设备接上电源,做很少一些配置,将其连到网络上即可。
  
   网络入侵检测系统的弱点:
  
   网络入侵检测系统只检查它直接连接网段的通信,不能检测在不同网段的网络包。在使用交换以太网的环境中就会出现监测范围的局限。而安装多台网络入侵检测系统的传感器会使布署整个系统的成本大大增加。
  
   网络入侵检测系统为了性能目标通常采用特征检测的方法,它可以检测出普通的一些攻击,而很难实现一些复杂的需要大量计算与分析时间的攻击检测。
  
   网络入侵检测系统可能会将大量的数据传回分析系统中。在一些系统中监听特定的数据包会产生大量的分析数据流量。一些系统在实现时采用一定方法来减少回传的数据量,对入侵判断的决策由传感器实现,而中央控制台成为状态显示与通信中心,不再作为入侵行为分析器。这样的系统中的传感器协同工作能力较弱。
  
   网络入侵检测系统处理加密的会话过程较困难,目前通过加密通道的攻击尚不多,但随着IPv6的普及,这个问题会越来越突出。
  
   3. 基于主机的入侵检测
  
   基于主机的入侵检测产品(HIDS)通常是安装在被重点检测的主机之上,主要是对该主机的网络实时连接以及系统审计日志进行智能分析和判断。如果其中主体活动十分可疑(特征或违反统计规律),入侵检测系统就会采取相应措施。
  
   主机入侵检测系统的优点:
  
   主机入侵检测系统对分析“可能的攻击行为”非常有用。举例来说,有时候它除了指出入侵者试图执行一些“危险的命令”之外,还能分辨出入侵者干了什么事:他们运行了什么程序、打开了哪些文件、执行了哪些系统调用。主机入侵检测系统与网络入侵检测系统相比通常能够提供更详尽的相关信息。
  
   主机入侵检测系统通常情况下比网络入侵检测系统误报率要低,因为检测在主机上运行的命令序列比检测网络流更简单,系统的复杂性也少得多。
  
   主机入侵检测系统可布署在那些不需要广泛的入侵检测、传感器与控制台之间的通信带宽不足的情况下。主机入侵检测系统在不使用诸如“停止服务” 、“注销用户”等响应方法时风险较少。
  
   主机入侵检测系统的弱点:
  
   主机入侵检测系统安装在我们需要保护的设备上。举例来说,当一个数据库服务器要保护时,就要在服务器本身上安装入侵检测系统。这会降低应用系统的效率。此外,它也会带来一些额外的安全问题,安装了主机入侵检测系统后,将本不允许安全管理员有权力访问的服务器变成他可以访问的了。
  
   主机入侵检测系统的另一个问题是它依赖于服务器固有的日志与监视能力。如果服务器没有配置日志功能,则必需重新配置,这将会给运行中的业务系统带来不可预见的性能影响。
  
   全面布署主机入侵检测系统代价较大,企业中很难将所有主机用主机入侵检测系统保护,只能选择部分主机保护。那些未安装主机入侵检测系统的机器将成为保护的盲点,入侵者可利用这些机器达到攻击目标。
  
   主机入侵检测系统除了监测自身的主机以外,根本不监测网络上的情况。对入侵行为的分析的工作量将随着主机数目增加而增加。
  
   4. 混合入侵检测
  
   基于网络的入侵检测产品和基于主机的入侵检测产品都有不足之处,单纯使用一类产品会造成主动防御体系不全面。但是,它们的缺憾是互补的。如果这两类产品能够无缝结合起来部署在网络内,则会构架成一套完整立体的主动防御体系,综合了基于网络和基于主机两种结构特点的入侵检测系统,既可发现网络中的攻击信息,也可从系统日志中发现异常情况。
  
   5. 文件完整性检查
  
   文件完整性检查系统检查计算机中自上次检查后文件变化情况。文件完整性检查系统保存有每个文件的数字文摘数据库,每次检查时,它重新计算文件的数字文摘并将它与数据库中的值相比较,如不同,则文件已被修改,若相同,文件则未发生变化。
  
   文件的数字文摘通过Hash函数计算得到。不管文件长度如何,它的Hash函数计算结果是一个固定长度的数字。与加密算法不同,Hash算法是一个不可逆的单向函数。采用安全性高的Hash算法,如MD5、SHA时,两个不同的文件几乎不可能得到相同的Hash结果。从而,当文件一被修改,就可检测出来。在文件完整性检查中功能最全面的当属Tripwire,其开放源代码的版本可从www.tripwire.org中获得。
  
   文件完整性检查系统的优点:
  
   从数学上分析,攻克文件完整性检查系统,无论是时间上还是空间上都是不可能的。文件完整性检查系统是非常强劲的检测文件被修改的工具。实际上,文件完整性检查系统是一个检测系统被非法使用的最重要的工具之一。
  
   文件完整性检查系统具有相当的灵活性,可以配置成为监测系统中所有文件或某些重要文件。
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