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  IDS(入侵检测系统)  
引言  

  随着网络安全风险系数不断提高,曾经作为最主要的安全防范手段的防火墙,已经不能满足人们对网络安全的需求。
作为对防火墙及其有益的补充,IDS(入侵检测系统)能够帮助网络系统快速发现网络攻击的发生,扩展了系统管理员的安全管理能力(包括安全审计、监视、进攻识别和响应),提高了信息安全基础结构的完整性。
IDS被认为是防火墙之后的第二道安全闸门,它能在不影响网络性能的情况下对网络进行监听,从而提供对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护。

 
   
定义  
  IDS是英文“Intrusion Detection Systems”的缩写,中文意思是“入侵检测系统”。专业上讲就是依照一定的安全策略,对网络、系统的运行状况进行监视,尽可能发现各种攻击企图、攻击行为或者攻击结果,以保证网络系统资源的机密性、完整性和可用性。
我们做一个形象的比喻:假如防火墙是一幢大楼的门锁,那么IDS就是这幢大楼里的监视系统。一旦小偷爬窗进入大楼,或内部人员有越界行为,只有实时监视系统才能发现情况并发出警告。
在本质上,入侵检测系统是一个典型的"窥探设备"。它不跨接多个物理网段(通常只有一个监听端口),无须转发任何流量,而只需要在网络上被动的、无声息的收集它所关心的报文即可。对收集来的报文,入侵检测系统提取相应的流量统计特征值,并利用内置的入侵知识库,与这些流量特征进行智能分析比较匹配。根据预设的阀值,匹配耦合度较高的报文流量将被认为是进攻,入侵检测系统将根据相应的配置进行报警或进行有限度的反击。
 
   
原理结构  
入侵检测系统的原理模型如图所示。

入侵检测系统的工作流程大致分为以下几个步骤:
1.信息收集 入侵检测的第一步是信息收集,内容包括网络流量的内容、用户连接活动的状态和行为。
2.信号分析 对上述收集到的信息,一般通过三种技术手段进行分析:模式匹配,统计分析和完整性分析。  其中前两种方法用于实时的入侵检测,而完整性分析则用于事后分析。
具体的技术形式如下所述:
1).模式匹配
模式匹配就是将收集到的信息与已知的网络入侵和系统误用模式数据库进行比较,从而发现违背安全策略的行为。该过程可以很简单(如通过字符串匹配以寻找一个简单的条目或指令),也可以很复杂(如利用正规的数学表达式来表示安全状态的变化)。一般来讲,一种进攻模式可以用一个过程(如执行一条指令)或一个输出(如获得权限)来表示。该方法的一大优点是只需收集相关的数据集合,显著减少系统负担,且技术已相当成熟。它与病毒防火墙采用的方法一样,检测准确率和效率都相当高。但是,该方法存在的弱点是需要不断的升级以对付不断出现的黑客攻击手法,不能检测到从未出现过的黑客攻击手段。
2).统计分析
分析方法首先给信息对象(如用户、连接、文件、目录和设备等)创建一个统计描述,统计正常使用时的一些测量属性(如访问次数、操作失败次数和延时等)。测量属性的平均值将被用来与网络、系统的行为进行比较,任何观察值在正常偏差之外时,就认为有入侵发生。例如,统计分析可能标识一个不正常行为,因为它发现一个在晚八点至早六点不登录的帐户却在凌晨两点试图登录。其优点是可检测到未知的入侵和更为复杂的入侵,缺点是误报、漏报率高,且不适应用户正常行为的突然改变。具体的统计分析方法如基于专家系统的、基于模型推理的和基于神经网络的分析方法,目前正处于研究热点和迅速发展之中。
3).完整性分析
完整性分析主要关注某个文件或对象是否被更改,包括文件和目录的内容及属性,它在发现被更改的、被特络伊化的应用程序方面特别有效。完整性分析利用强有力的加密机制,称为消息摘要函数(例如MD5),能识别及其微小的变化。其优点是不管模式匹配方法和统计分析方法能否发现入侵,只要是成功的攻击导致了文件或其它对象的任何改变,它都能够发现。缺点是一般以批处理方式实现,不用于实时响应。这种方式主要应用于基于主机的入侵检测系统(HIDS)。
3.实时记录、报警或有限度反击
IDS根本的任务是要对入侵行为做出适当的反应,这些反应包括详细日志记录、实时报警和有限度的反击攻击源。

 
   
相关知识  

入侵检测系统可分为主机型和网络型。
主机型入侵检测系统往往以系统日志、应用程序日志等作为数据源,当然也可以通过其他手段(如监督系统调用)从所在的主机收集信息进行分析。主机型入侵检测系统保护的一般是所在的系统。
网络型入侵检测系统的数据源则是网络上的数据包。往往将一台机子的网卡设于混杂模式(promisc mode),监听所有本网段内的数据包并进行判断。一般网络型入侵检测系统担负着保护整个网段的任务。
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。
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。

 
   
发展  

  IDS 二十年风雨历程
从实验室原型研究到推出商业化产品、走向市场并获得广泛认同,入侵检测系(IDS)已经走过了二十多年的风雨坎坷路。
概念的诞生
1980年4月,James P. Anderson为美国空军做了一份题为《Computer SecurityThreat Monitoring and Surveillance》(计算机安全威胁监控与监视)的技术报告,第一次详细阐述了入侵检测的概念。这份报告被公认为是入侵检测的开山之作。
模型的发展
从1984年到1986年,乔治敦大学的DorothyDenning和SRI/CSL(SRI公司计算机科学实验室)的Peter Neumann研究出了一个实时入侵检测系统模型,取名为IDES(入侵检测专家系统)。
1988年,SRI/CSL的Teresa Lunt等人改进了Denning的入侵检测模型,并开发出了一个IDES。
百花齐放的春天
1990年是入侵检测系统发展史上的一个分水岭。这一年,加州大学戴维斯分校的L. T.Heberlein等人开发出了NSM(Network Security Monitor)。入侵检测系统的两大阵营正式形成:基于网络的IDS和基于主机的IDS。
1988年的莫里斯蠕虫事件发生之后,网络安全才真正引起了军方、学术界和企业的高度重视。开展对分布式入侵检测系统(DIDS)的研究,DIDS是分布式入侵检测系统历史上的一个里程碑式的产品。
从20世纪90年代到现在,入侵检测系统的研发呈现出百家争鸣的繁荣局面,并在智能化和分布式两个方向取得了长足的进展。

 
   
其他  

1.产品的攻击检测数量为多少?是否支持升级?
IDS的主要指标是它能发现的入侵方式的数量,几乎每个星期都有新的漏洞和攻击方法出现,产品的升级方式是否灵活直接影响到它功能的发挥。一个好的实时检测产品应该能经常性升级,并可通过互联网或下载升级包在本地升级。
2.对于网络入侵检测系统,最大可处理流量(PPS)是多少?
首先,要分析网络入侵检测系统所布署的网络环境,如果在512K或2M专线上布署网络入侵检测系统,则不需要高速的入侵检测引擎,而在负荷较高的环境中,性能是一个非常重要的指标。
3.产品容易被攻击者躲避吗?
有些常用的躲开入侵检测的方法,如:分片、TTL欺骗、异常TCP分段、慢扫描、协同攻击等。产品在设计时是否考虑到这一点。
4.能否自定义异常事件?
IDS对特殊的监控需求只能通过用户自己定制监控策略实现。一个优秀的IDS产品,必须提供灵活的用户自定义策略能力,包括对服务、访问者、被访问者、端口、关键字以及事件的响应方式等策略。
5.产品系统结构是否合理?
一个成熟的产品,必须是集成了基于百兆网络、基于千兆网络、基于主机的三种技术和系统。
6.产品的误报和漏报率如何?
有些IDS系统经常发出许多假警,假警报常常掩盖了真攻击。这些产品在假警报重负下一再崩溃,而当真正攻击出现时,有些IDS产品不能捕获攻击,而另一些IDS产品的报告混杂在假警报中,很容易被错过。过分复杂的界面使关掉假警报非常困难,几乎所有IDS产品在默认设置状态下都会产生非常多的假警报,给用户带来许多麻烦。
7.系统本身是否安全?
IDS系统记录了企业最敏感的数据,必须有自我保护机制,防止成为黑客的攻击目标。
8.产品实时监控性能如何?
由IDS通信造成的对网络的负载不能影响正常的网络业务,必须对数据进行实时分析,否则无法在有攻击时保护网络,所以必须考虑网络入侵检测产品正常工作的最大带宽数。
9.系统是否易用?
系统的易用性包括五个方面:
界面易用——全中文界面,方便易学,操作简便灵活。
帮助易用——在监控到异常事件时能够立刻查看报警事件的帮助信息,同时在联机帮助中能够按照多种方式查看产品帮助。策略编辑易用——能否提供单独的策略编辑器?可否同时编辑多个策略?是否提供策略打印功能。
日志报告易用——是否提供灵活的报告定制能力。
报警事件优化技术——是否针对报警事件进行优化处理,将用户从海量日志中解放出来,先进的IDS能够将一定时间内的类似事件经过优化处理后合并进行报警,这样,用户面对的日志信息不仅更为清晰而且避免错过重要报警信息。
10.特征库升级与维护的费用怎样?
像反病毒软件一样,入侵检测的特征库需要不断更新才能检测出新出现的攻击方法。
11.产品是否通过了国家权威机构的评测?
主要的权威评测机构有:国家信息安全评测认证中心、公安部计算机信息系统安全产品质量监督检验中心等。
另外,购买IDS产品需要考虑多种因素,上面只是基本的要点。由于用户的实际情况不同,用户可根据自己的安全需要综合考虑。

 
   
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