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IDS入侵检测系统

一、IDS是什么

IDS(intrusion detection system)入侵检测系统是一种对网络传输进行即时监视,在发现可疑传输时发出警报或者采取主动反应措施的网络安全设备。它与其他网络安全设备的不同之处便在于,IDS是一种积极主动的安全防护技术。在很多中大型企业,政府机构,都会布有IDS。我们做一个比喻——假如防火墙是一幢大厦的门锁,那么IDS就是这幢大厦里的监视系统。一旦小偷进入了大厦,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。

专业上讲IDS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。与防火墙不同的是,IDS入侵检测系统是一个旁路监听设备,没有也不需要跨接在任何链路上,无须网络流量流经它便可以工作。因此,对IDS的部署的唯一要求就是:IDS应当挂接在所有所关注流量都必须流经的链路上。

IDS的接入方式:并行接入(并联)
IDS在交换式网络中的位置一般选择为:尽可能靠近攻击源,尽可能靠近受保护资源。
这些位置通常是:

  • 服务器区域的交换机上
  • 边界路由器的相邻交换机上
  • 重点保护网段的局域网交换机上

二、入侵检测系统的作用和必然性

必然性:

  • 网络安全本身的复杂性,被动式的防御方式显得力不从心
  • 有关防火墙:网络边界的设备;自身可以被攻破;对某些攻击保护很弱;并非所有威胁均来自防火墙外部
  • 入侵很容易:入侵教程随处可见;各种工具唾手可得

作用:

  • 防火墙的重要补充
  • 构建网络安全防御体系重要环节
  • 克服传统防御机制的限制

三、入侵检测系统功能

  • 监测并分析用户和系统的活动
  • 核查系统配置和漏洞
  • 对操作系统进行日志管理,并识别违反安全策略的用户活动
  • 针对已发现的攻击行为作出适当的反应,如告警、中止进程等

四、入侵检测系统的分类

按入侵检测形态

  • 硬件入侵检测
  • 软件入侵检测

按目标系统的类型

  • 网络入侵检测
  • 主机入侵检测
  • 混合型

按系统结构

  • 集中式
  • 分布式

五、入侵检测系统的架构

  • 事件产生器:它的目的是从整个计算环境中获得事件,并向系统的其他部分提供此事件。
  • 事件分析器:分析数据,发现危险、异常事件,通知响应单元
  • 响应单元:对分析结果作出反应
  • 事件数据库:存放各种中间和最终数据

六、入侵检测工作过程

七、入侵检测性能关键参数

  • 误报(false positive):实际无害的事件却被IDS检测为攻击事件。
  • 漏报(false negative):一个攻击事件未被IDS检测到或被分析人员认为是无害的。

八、入侵检测技术

1、误用检测技术
基于模式匹配原理。收集非正常操作的行为特征,建立相关的特征库,当监测的用户或系统行为与库中的记录相匹配时,系统就认为这种行为是入侵。
前提:所有的入侵行为都有可被检测到的特征。
指标:误报低、漏报高。
攻击特征库:当监测的用户或系统行为与库中的记录相匹配时,系统就认为这种行为是入侵。
特点:采用模式匹配,误用模式能明显降低误报率,但漏报率随之增加。攻击特征的细微变化,会使得误用检测无能为力。

  • 建立入侵行为模型(攻击特征)
  • 假设可以识别和表示所有可能的特征
  • 基于系统和基于用户的误用

优点

  • 准确率高
  • 算法简单

关键问题

  • 要识别所有的攻击特征,就要建立完备的特征库
  • 特征库要不断更新
  • 无法检测新的入侵

2、异常检测技术
基于统计分析原理。首先总结正常操作应该具有的特征(用户轮廓),试图用定量的方式加以描述,当用户活动与正常行为有重大偏离时即被认为是入侵。
前提:入侵是异常活动的子集。指标:漏报率低,误报率高。
用户轮廓(Profile):通常定义为各种行为参数及其阀值的集合,用于描述正常行为范围。
特点:异常检测系统的效率取决于用户轮廓的完备性和监控的频率;不需要对每种入侵行为进行定义,因此能有效检测未知的入侵;系统能针对用户行为的改变进行自我调整和优化,但随着检测模型的逐步精确,异常检测会消耗更多的系统资源

  • 设定“正常”的行为模式
  • 假设所有的入侵行为是异常的
  • 基于系统和基于用户的异常

优点

  • 可检测未知攻击
  • 自适应、自学习能力

关键问题

  • “正常”行为特征的选择
  • 统计算法、统计点的选择

九、入侵响应技术

主动响应: 入侵检测系统在检测到入侵后能够阻断攻击、影响进而改变攻击的进程。

形式:

  • 由用户驱动
  • 系统本身自动执行

基本手段:

  • 对入侵者采取反击行动(严厉方式;温和方式;介于严厉和温和之间的方式)
  • 修正系统环境
  • 收集额外信息

被动响应: 入侵检测系统仅仅简单地报告和记录所检测出的问题。

形式:只向用户提供信息而依靠用户去采取下一步行动的响应。

基本手段:

  • 告警和通知
  • SNMP(简单网络管理协议),结合网络管理工具使用。

十、IDS的部署

  • 基于网络的IDS
    在这里插入图片描述
  • 基于主机的IDS
    在这里插入图片描述

十一、入侵检测体系结构(主机入侵检测、网络入侵检测和分布式入侵检测的特点、优缺点)

[ HIDS和NIDS的区别]

  • 主机入侵检测(HIDS)

    特点:对针对主机或服务器系统的入侵行为进行检测和响应。
    主要优点:

    • 性价比高
    • 更加细腻
    • 误报率较低
    • 适用于加密和交换的环境
    • 对网络流量不敏感
    • 确定攻击是否成功

    局限性:

    • 它依赖于主机固有的日志与监视能力,而主机审计信息存在弱点:易受攻击,入侵者可设法逃避审计
    • IDS的运行或多或少影响主机的性能
    • HIDS只能对主机的特定用户、应用程序执行动作和日志进行检测,所能检测到的攻击类型受到限制
    • 全面部署HIDS代价较大
  • 网络入侵检测(NIDS)

    特点:利用工作在混杂模式下的网卡来实时监听整个网段上的通信业务。
    主要优点:

    • 隐蔽性好
    • 实时检测和响应
    • 攻击者不易转移证据
    • 不影响业务系统
    • 能够检测未成功的攻击企图

    局限性:

    • 只检测直接连接网段的通信,不能检测在不同网段的网络包
    • 交换以太网环境中会出现检测范围局限
    • 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
    • 处理加密的会话过程比较困难
  • 分布式入侵检测(DIDS)

    一般由多个协同工作的部件组成,分布在网络的各个部分,完成相应的功能,分别进行数据采集、数据分析等。通过中心的控制部件进行数据汇总、分析、对入侵行为进行响应。

  • 网络入侵和主机入侵对比图:

    项目 HIDS NIDS
    误报 一定量
    漏报 与技术水平相关 与数据处理能力有关(不可避免)
    系统部署与维护 与网络拓扑无关 与网络拓扑相关
    检测规则 少量 大量
    检测特征 事件与信号分析 特征代码分析
    安全策略 基本安全策略(点策略) 运行安全策略(线策略)
    安全局限 到达主机的所有事件 传输中的非加密、非保密信息
    安全隐患 违规事件 攻击方法或手段

九、入侵检测系统的局限性

  • 对用户知识要求较高,配置、操作和管理使用较为复杂
  • 网络发展迅速,对入侵检测系统的处理性能要求越来越高,现有技术难以满足实际需要
  • 高虚警率,用户处理的负担重
  • 由于警告信息记录的不完整,许多警告信息可能无法与入侵行为相关联,难以得到有用的结果
  • 在应对对自身的攻击时,对其他数据的检测也可能会被抑制或受到影响

十、开源入侵检测系统


IDS HIDS/NIDS Unix Linux Windows MacOS 备注
1 Snort NIDS Yes Yes Yes No 思科创建
2 OSSEC HIDS Yes Yes Yes Yes
3 Suricata NIDS Yes Yes Yes Yes Snort的替代品
4 Bro NIDS Yes Yes No Yes
5 Sagan Both Yes Yes No Yes OSSEC的替代品
6 Security Onion Both No Yes No No
7 AIDE HIDS Yes Yes No Yes
8 Open WIPS-NG NIDS No Yes No No
9 Samhain HIDS Yes Yes No Yes
10 Fail2Ban HIDS Yes Yes No Yes

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