Mục tiêu của việc nghiên cứu về ID1

Trước các nguy cơ xâm nhập của những kẻ tấn công nhằm tìm kiếm dữ liệu mật của công ty,doanh nghiệp,tổ chức, hay một quốc gia nào đó thì hệ thống IDSIntrusion Detection System ra đời để

A Mục tiêu của việc nghiên cứu về IDS/IPS

o Việc nghiên cứu giúp cho khả năng tự học ,tìm hiểu và nghiên cứu độc lập ngày càng tốt hơn

o Nghiên cứu về hệ thống ngăn ngừa và phát hiện xâm nhập IDS/IPS

o Triển khai hệ thống phất hiện, ngăn chặn các lưu lượng ra vào của hệ thống là sự cần thiết cho các doanh nghiệp có nhu cầu về sự an toàn của hệ thống trước những hành vi xâm nhập trái phép Trước sự phát triển của internet và sự hiểu biết của ngày càng sâu của con người thì việc truy cập và phá hoại hệ thống mạng của một doanh nghiệp ,công

ty nào đó củng theo đà phát triển của internet mà tăng lên rất nhiều

o Việc nghiên cứu này đáp ứng cho lãnh vực bảo mật và an ninh của hệ thống

B Cấu trúc của đề tài

Đề tài này được chia làm 4 phần

I Chương 1:Giới thiệu khái quát về hệ thống ngăn ngừa và phát hiện xâm nhập IDS/IPS

1 Giới thiệu sơ các phương pháp xâm nhập vào hệ thống

2 Các phương pháp phát hiện và ngăn ngừa xâm nhập

3 Sự đa dạng của IDS/IPS

4 So sánh giữa IPS và IDS

II Chương 2: Tổng quan IDS

1 Định nghĩa IDS

2 Chức năng của IDS

3 Kiến trúc của IDS

4 Phân loại IDS

5 Công cụ hỗ trợ IDS

6 Các kỹ thuật xử lý trong IDS

7 Phân loại các dấu hiệu

III Chương 3: Tổng quan IPS

1 Định nghĩa IPS

2 Chức năng của IPS

3 Kiến trúc của IPS

4 Phân loại IPS

5 Công cụ hỗ trợ IPS

6 Chữ ký và các kỹ thuật xử lý trong IPS

IV Chương 4:Mô phỏng

1 Mục tiêu của mô phỏng

I.Chương 1:Giới thiệu khái quát về hệ thống ngăn ngừa và phát hiện xâm

Ngày nay, nhu cầu trao đổi dữ liệu qua hệ thống mạng máy tính trở thành vô cùng quan trọng trong mọi hoạt động của xã hội Vấn đề bảo đảm an ninh, an toàn cho thông tin trên mạng ngày càng là mối quan tâm hàng đầu của các công ty, các tổ chức, các nhà cung cấp dịch vụ Cùng với thời gian, các kỹ thuật tấn công ngày càng tinh vi hơn khiến các hệ thống an ninh mạng trở nên mất hiệu quả Các hệ thống an ninh mạng truyền thống thuần túy dựa trên các tường lửa nhằm kiểm soát luồng thông tin ra vào hệ thống mạng một cách cứng nhắc dựa trên các luật bảo vệ

cố định Với kiểu phòng thủ này, các hệ thống an ninh sẽ bất lực trước kỹ thuật tấn công mới, đặc biệt là các cuộc tấn công nhằm vào điểm yếu của hệ thống Trước các nguy cơ xâm nhập của những kẻ tấn công nhằm tìm kiếm dữ liệu mật của công ty,doanh nghiệp,tổ chức, hay một quốc gia nào đó thì hệ thống IDS(Intrusion

Detection System ) ra đời để phát hiện sự xâm nhập trái phép của kẻ tấn công thông qua việc kiểm soát lưu lượng giao thông của hệ thống mạng

IDS chỉ kiểm tra và thông báo khi hệ thống có sự bất thường hoặc trái với một định nghĩa mà người dùng đặt ra cho hệ thống , IDS không thể thực hiện việc ngăn chặn ngay khi phát hiện xâm nhập xảy ra để thực hiện an ninh cho hệ thống mạng thì IPS

ra đời

Hệ thống phòng chống xâm nhập IPS là một kỹ thuật an ninh được kết hợp các ưu điểm của kỹ thuật tường lửa với hệ thống phát hiện xâm nhập IDS, có khả nǎng phát hiện các cuộc tấn công và tự động ngǎn chặn các cuộc tấn công đó

1 Giới thiệu sơ các phương pháp xâm nhập vào hệ thống

Các khả năng xâm nhập vào hệ thống mạng là:

• Trinh sát(Reconnaissance attack)

• Điều khiển truy cập(access control attack)

• Từ chối dịch vụ(Denial of service (DoS) attacks)

-Trinh sát(Reconnaissance):Để khởi động có hiệu quả một số loại tấn công, một

kẻ tấn công thường có nhu cầu hiểu biết về mô hình mạng và các phần cứng đang dược sử dụng Kỹ thuật thu thập loại thông tin này được gọi là trinh sát Trinh sát trên một đối tượng trong môi trường, không phải là một mối đe dọa, nhưng kết quả của việc trinh sát thường được sử dụng sau này để tấn công một

hệ thống hoặc mạng Vì vậy, sự đe dọa của các cuộc tấn công một trinh sát chủ yếu là một trong những gián tiếp: sau khi mạng đã được quét, thông tin này sau

đó được sử dụng cho các cuộc tấn công Thông thường các cuộc tấn công trinh sát đi mà không bị phát hiện vì thường là chúng không có tác hại cho hệ thống mạng.cách tốt nhất để phát hiện là xem trong tập tin đăng nhập,nhưng thường củng không thể thấy trong tập tin đăng nhập này.Việc trinh sát này được xem là một phương án khả thi có thể nói lá “tàn hình” để thu thập thông tin một cách tốt nhất cho các kẻ tấn công tìm năng

Các phương pháp dùng cho tấn công trinh sát:

 Bằng dòng lệnh hoặc các tiện ích quản lý , nslookup , ping , telnet , finger

 Các công cụ hack như NMAP,Nessus,custom script…

Thực hiện trinh sát đòi hỏi phải biết sử dụng các dòng lệnh hoặc các tiện ích quản lý như là sử dụng tiện ích nslookup để xem một địa chỉ ip của một trang web.Kẻ tấn công có thể dễ dàng xác định không gian địa chỉ IP được chỉ định cho một công ty cho hay một tổ chức Lệnh ping cho phép kẻ tấn công biết rằng một địa chỉ IP còn sống trên mạng

Các công cụ tấn công được sử dụng để thực hiện trinh sát,những công cụ này giúp kẻ tấn công ít hiểu biết có thể dễ trinh sát khi chọn tự động quá trình thông qua giao diện than thiện mà bất cứ ai củng có thể sử dụng

-Điều khiển truy cập(access control attack): Tấn công xảy ra khi một cá nhân hoặc một nhóm các cá nhân nỗ lực để truy cập, sửa đổi hoặc thiệt hại một trường

và tài nguyên hệ thống Tấn công truy cập là một cố gắng truy cập vào thông tin

mà những kẻ tấn công không có quyền :

Phương pháp truy cập vật lý: Dumpster diving

Tấn công truy cập trên mạng:

 Nghe trộm(Eavesdropping)

 Giả mạo (Snooping)

 Can thiệp (Interception)

-Từ chối dịch vụ(Denial of service (DoS) attacks):Cuộc tấn công DoS khác với hầu hết các cuộc tấn công khác, vì chúng không đạt được mục tiêu truy cập tìm kiếm bất kỳ thông tin nào trong hệ thống Thực hiện cuộc tấn công bằng cách này là nhắm vào tính khả dụng(Availability) của hệ thống,mục đích là ngăn chặn hoạt động bình thường của hệ thống,đặc biệt là đối với hệ thống phục vụ nhiều người như web server,mail server…

Các phương thức tấn công DoS:

Làm cho tài nguyên quá tải(Resource Overload)

• Sức chứa của đĩa cứng,băng thông và bộ đệm

• Làm tràn các gói ping hay syn hoặc là liên tục đánh bom UDP

• Unsolicited Commercial E-mail (UCE) Fragmentation or Impossible Packets

• Phát tán gói ICMP làm tắc nghẽn

• IP fragment overlay

• Same Source and Destination IP packet

2 Các phương pháp phát hiện và ngăn ngừa xâm nhập

Các giải pháp “Ngăn ngừa Xâm nhập” nhằm mục đích bảo vệ tài nguyên, dữ liệu

và mạng Chúng sẽ làm giảm bớt những mối đe doạ tấn công bằng việc loại bỏ những lưu lượng mạng có hại hay có ác ý trong khi vẫn cho phép các hoạt động

hợp pháp tiếp tục Mục đích ở đây là một hệ thống hoàn hảo , không có những báo động giả nào làm giảm năng suất người dùng cuối và không có những từ chối sai nào tạo ra rủi ro quá mức bên trong môi trường Có lẽ một vai trò cốt yếu hơn sẽ là cần thiết để tin tưởng, để thực hiện theo cách mong muốn dưới bất kỳ điều kiện nào Điều này có nghĩa các giải pháp “Ngăn ngừa Xâm nhập” được đặt vào đúng vị trí và có khả năng sau:

• Mạng lưới trinh sát không thể được ngăn chặn hoàn toàn IDS ở cấp

độ mạng và máy chủ lưu trữ có thể thông báo cho quản trị viên khi một trinh sát tập hợp tấn công (ví dụ: ping và quét cổng) Nếu ICMP echo request và echo-reply được tắt trên router bìa thì hạn chế được tắc nghẽn Một IDS ở mức độ mạng và máy chủ quản lý sẽ thông báo cho người quản trị viên biết rằng có cuộc tấn công trinh sát đang được tiến hành Điều này giúp cho nhà quản tri viên có thể chuẩn bị tốt hơn cho lần tấn công sắp tới hoặc thông báo cho ISP quản lý của người tung ra cuộc tấn công trinh sát

• Các mối đe dọa của các cuộc tấn công DoS có thể được giảm thông qua ba phương pháp sau đây:

• Tính năng Antispoof : cấu hình đúng của antispoof trên router và tường lửa của hệ thống

• Tính năng Anti-DoS :cấu hình đúng của Anti-DoS chống tính năng DoS trên router và tường lửa

• Giới hạn việc đánh giá lưu lượng mạng

•

3 Sự đa dạng của IDS

IDS phát triển đa dạng trong cả phần mềm và phần cứng ,mục đích chung của IDS là quan sát các sự kiện trên hệ thống mạng và thông báo cho nhà quản trị viên biết về an ninh của sự kiện cảm biến được cho là đáng báo động Một số IDS so sánh các cuộc hội thoại trên mạng nghe được trên mạng với danh sách chuỗi tấn công đã biết trước hay chữ ký Khi mà lưu lượng mạng được xem xét

cho là phù hợp với một chữ ký thì chúng sẽ gây ra một cảnh báo,hệ thống này gọi là Signature-based IDS Đối với việc quan sát lưu lương của hệ thống theo thời gian và xem xét các tình huống mà không phù hợp với bình thường sẽ gây ra một cảnh báo ,IDS này gọi là anomaly-based IDS.

Chủ động bảo vệ tài nguyên hệ thống mạng là xu hướng mới nhất trong bảo mật Hầu hết các hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS) thụ động giám sát hệ thống cho các dấu hiệu của hoạt động xâm nhập Khi hoạt động xâm nhập được phát hiện, IDS cung cấp khả năng cho việc ngăn chặn trong tương lai với các hoạt động xâm nhập từ các máy chủ nghi ngờ Cách tiếp cận phản ứng này không ngăn chặn lưu lượng cuộc tấn công vào hệ thống từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc.Tuy nhiên một IPS có thể chủ động dừng ngay các lưu lượng truy cập tấn công vào hệ thống ngay lúc ban đầu

3.1 Hệ thống phát hiện xâm nhập mềm(Snort)

Để cài được snort thì đầu tiên xem xét quy mô của hệ thống mạng, các yêu cầu

để có thể cài đặt snort như là:cần không gian dĩa cứng để lưu trữ các file log ghi lại cảnh báo của snort,phải có một máy chủ khá mạnh và việc chọn lựa một hệ điều hành không kém phần quan trọng thường thì người quản trị sẽ chọn cho mình một hệ điều hành mà họ sử dụng một cách thành thạo nhất.Snort có thể chạy trên các hê điều hành như window,linux

3.2 Hệ thống phát hiện xâm nhập cứng(cisco)

Cisco cung cấp nhiều loại thiết bị phát hiện xâm nhập, có nhiều nền cảm biến cho phép quyết định vị trí tốt nhất để giám sát hoạt động xâm nhập cho hệ thống Cisco cung cấp các nền tảng cảm biến sau đây:

* Cisco Adaptive Security Appliance nâng cao Kiểm tra và phòng chống dịch vụ bảo vệ Module (ASA AIP SSM): Cisco ASA AIP SSM sử dụng công nghệ tiên tiến và kiểm tra công tác phòng chống để cung cấp dịch vụ hiệu năng bảo mật cao, chẳng hạn như các dịch vụ công tác phòng chống xâm nhập và chống tiên tiến-x dịch vụ, được xác định như chống virus và

spyware Cisco ASA AIP SSM sản phẩm bao gồm một Cisco ASA AIP

SSM-10 mô-đun với 1-GB bộ nhớ, một Cisco ASA AIP SSM-20 mô-đun với 2-GB

bộ nhớ, và một Cisco ASA AIP SSM-40 mô-đun

* Cisco IPS 4.200 loạt các cảm biến: Cisco IPS 4.200 loạt các cảm biến đáng

kể để bảo vệ mạng của bạn bằng cách giúp phát hiện, phân loại, và ngăn chặn các mối đe dọa, bao gồm cả sâu, phần mềm gián điệp và phần mềm quảng cáo virus mạng, và lạm dụng ứng dụng Sử dụng Cisco IPS Sensor Software Version 5.1, Cisco IPS giải pháp kết hợp các dịch vụ công tác phòng chống xâm nhập nội tuyến với các công nghệ tiên tiến để cải thiện tính chính xác Kết quả là, các mối đe dọa khác có thể được ngừng lại mà không có nguy cơ giảm lưu lượng mạng hợp pháp Cisco IPS Sensor Software bao gồm khả năng phát hiện tăng cường khả năng mở rộng và nâng cao, khả năng phục hồi, và vv

* Cisco 6.500 Series Intrusion Detection System Services Module (IDSM-2): 6.500 Catalyst Series IDSM-2 là một phần của giải pháp của Cisco IPS Nó hoạt động kết hợp với các thành phần khác để bảo vệ dữ liệu của bạn có hiệu quả cơ sở hạ tầng Với sự phức tạp gia tăng của các mối đe dọa an ninh, việc đạt được các giải pháp bảo mật mạng hiệu quả xâm nhập là rất quan trọng để duy trì một mức độ cao của bảo vệ thận trọng bảo vệ ,đảm bảo liên tục kinh doanh và giảm thiểu các hoạt động tốn kém cho việc phát hiện xâm nhập

* Cisco IPS Advance Integration Module (AIM): Cisco cung cấp một loạt các giải pháp IPS; Cisco IPS AIM cho Cisco 1841 Integrated Services Router và Cisco 2800 và 3.800 Series Integrated Services Routers được làm cho nhỏ và vừa kinh doanh( small and medium-sized business (SMB) ) và các môi

trường văn phòng chi nhánh Cisco IPS Sensor Phần mềm chạy trên Cisco IPS AIM cung cấp nâng cao, doanh nghiệp-class IPS chức năng và đáp ứng ngày càng tăng nhu cầu bảo mật của các văn phòng chi nhánh Cisco IPS AIM có quy mô trong hoạt động để phù hợp với văn phòng chi nhánh với hệ thống mạng WAN yêu cầu băng thông ngày hôm nay và trong tương lai, bởi

vì chức năng IPS là chạy trên dành riêng cho CPU của nó, vì thế không chiếm

CPU của router Đồng thời, sự tích hợp của IPS lên một Integrated Services Router Cisco giữ chi phí thấp và giải pháp hiệu quả cho việc kinh doanh của tất cả các kích cỡ.

4 So sánh giữa IPS và IDS

Hiện nay, Công nghệ của IDS đã được thay thế bằng các giải pháp IPS Nếu như hiểu đơn giản, có thể xem như IDS chỉ là một cái chuông để cảnh báo cho người quản trị biết những nguy cơ có thể xảy ra tấn công Dĩ nhiên có thể thấy rằng, nó chỉ là một giải pháp giám sát thụ động, tức là chỉ có thể cảnh báo mà thôi, việc thực hiện ngăn chặn các cuộc tấn công vào hệ thống lại hoàn toàn phụ thuộc vào người quản trị Vì vậy yêu cầu rất cao đối với nhà quản trị trong việc xác định các lưu lượng cần và các lưu lượng có nghi vấn là dấu hiệu của một cuộc tấn công Và dĩ nhiên công việc này thì lại hết sức khó khăn Với IPS, người quản trị không nhũng có thể xác định được các lưu lượng khả nghi khi có dấu hiệu tấn công mà còn giảm thiểu được khả năng xác định sai các lưu lượng Với IPS, các cuộc tấn công sẽ bị loại bỏ ngay khi mới có dấu hiệu và nó hoạt động tuân theo một quy luật do nhà Quản trị định sẵn IDS hiện nay chỉ sử dụng từ một đến 2 cơ chế để phát hiện tấn Vì mỗi cuộc tấn công lại có các cơ chế khác nhau của nó, vì vậy cần có các cơ chế khác nhau để phân biệt Với IDS, do số lượng cơ chế là ít nên có thể dẫn đến tình trạng không phát hiện ra được các cuộc tấn công với cơ chế không định sẵn, dẫn đến khả năng các cuộc tấn công sẽ thành công, gây ảnh hưởng đến hệ thống Thêm vào đó, do các cơ chế của IDS là tổng quát, dẫn đến tình trạng báo cáo nhầm, cảnh báo nhầm, làm tốn thời gian và công sức của nhà quản trị Với IPS thì được xây dựng trên rất nhiều cơ chế tấn công và hoàn toàn

có thể tạo mới các cơ chế phù hợp với các dạng thức tấn công mới nên sẽ giảm thiểu được khả năng tấn công của mạng, thêm đó, độ chính xác của IPS là cao hơn so với IDS.Nên biết rằng với IDS, việc đáp ứng lại các cuộc tấn công chỉ có thể xuất hiện sau khi gói tin của cuộc tấn công đã đi tới đích, lúc đó việc chống lại tấn công là việc nó gửi các yêu cầu đến các máy của hệ thống để xoá các kết nối đến máy tấn công và máy chủ, hoặc là gửi thông tin thông báo đến tường lửa

( Firewall) để tường lửa thực hiện chức năng của nó, tuy nhiên, việc làm này đôi khi lại gây tác động phụ đến hệ thống Ví dụ như nếu kẻ tấn công (Attacker) giả mạo (sniffer) của một đối tác, ISP, hay là khách hàng, để tạo một cuộc tấn công

từ chối dịch vụ thì có thể thấy rằng, mặc dù IDS có thể chặn được cuộc tấn công

từ chối dịch vụ nhưng nó cũng sẽ khóa luôn cả IP của khách hàng, của ISP, của đối tác, như vậy thiệt hại vẫn tồn tại và coi như hiệu ứng phụ của DoS thành công mặc dù cuộc tấn công từ chối dịch vụ thất bại Nhưng với IPS thì khác nó

sẽ phát hiện ngay từ đầu dấu hiệu của cuộc tấn công và sau đó là khoá ngay các lưu lượng mạng này thì mới có khả năng giảm thiểu được các cuộc tấn công

II Chương 2: Tổng quan IDS

1.1 Định nghĩa IDS

IDS (Intrusion Detection System- hệ thống phát hiện xâm nhập) là hệ thống phần cứng hoặc phần mềm có chức năng giám sát, phân tích lưu thông mạng, các hoạt động khả nghi và cảnh báo cho hệ thống, nhà quản trị IDS cũng có thể phân biệt giữa những tấn công vào hệ thống từ bên trong (từ những người trong công ty) hay tấn công từ bên ngoài (từ các hacker) IDS phát hiện dựa trên các dấu hiệu đặc biệt về các nguy cơ đã biết (giống như cách các phần mềm diệt virus

dựa vào các dấu hiệu đặc biệt để phát hiện và diệt virus) hay dựa trên so sánh lưu thông mạng hiện tại với baseline (thông số đo đạc chuẩn của hệ thống) để tìm ra các dấu hiệu khác thường.

1.2 Phân biệt những hệ thống không phải là IDS

Theo một cách riêng biệt nào đó, các thiết bị bảo mật dưới đây không phải là IDS:

• Hệ thống đăng nhập mạng được sử dụng để phát hiện lỗ hổng đối với vấn đề tấn công từ chối dịch vụ (DoS) trên một mạng nào đó Ở đó sẽ có hệ thống kiêm tra lưu lượng mạng

• Các công cụ đánh giá lỗ hổng kiểm tra lỗi và lỗ hổng trong hệ điều hành, dịch

vụ mạng (các bộ quét bảo mật)

• Các sản phẩm chống virus đã thiết kế để phát hiện phần mềm mã nguy hiểm như virus, Trojan horse, worm Mặc dù những tính năng mặc định có thể rất giống hệ thống phát hiện xâm phạm và thường cung cấp một công cụ phát hiện

lỗ hổng bảo mật hiệu quả

• Tường lửa

• Các hệ thống bảo mật/mật mã, ví dụ như VPN, SSL, S/MIME, Kerberos,

Radius

2 Chức năng của IDS

Hệ thống phát hiện xâm nhập cho phép các tổ chức bảo vệ hệ thống của họ khỏi những đe dọa với việc gia tăng kết nối mạng và sự tin cậy của hệ thống thông tin Những đe dọa đối với an ninh mạng ngày càng trở nên cấp thiết đã đặt ra câu hỏi cho các nhà an ninh mạng chuyên nghiệp có nên sử dụng hệ thống phát hiện xâm nhập trừ khi những đặc tính của hệ thống phát hiện xâm nhập là hữu ích cho họ, bổ sung những điểm yếu của hệ thống khác…IDS có được chấp nhận là một thành phần thêm vào cho mọi hệ thống an toàn hay không vẫn là một câu hỏi của nhiều nhà quản trị hệ thống Có nhiều tài liệu giới thiệu về những chức năng mà IDS đã làm được những có thể đưa ra vài lý do tại sao nên sử dụng hệ thống IDS:

• Bảo vệ tính toàn vẹn (integrity) của dữ liệu, bảo đảm sự nhất quán của dữ liệu

trong hệ thống Các biện pháp đưa ra ngăn chặn được việc thay đổi bất hợp pháp hoặc phá hoại dữ liệu.

• Bảo vệ tính bí mật, giữ cho thông tin không bị lộ ra ngoài Bảo vệ tính khả dụng, tức là hệ thống luôn sẵn sàng thực hiện yêu cầu truy nhập thông tin của người dùng hợp pháp

• Bảo vệ tính riêng tư, tức là đảm bảo cho người sử dụng khai thác tài nguyên của

hệ thống theo đúng chức năng, nhiệm vụ đã được phân cấp, ngăn chặn được sự truy nhập thông tin bất hợp pháp

• Cung cấp thông tin về sự xâm nhập, đưa ra những chính sách đối phó, khôi phục, sửa chữa…

Nói tóm lại có thể tóm tắt IDS như sau:

- Chức năng quan trọng nhất là: giám sát – cảnh báo – bảo vệ

Giám sát: lưu lượng mạng và các hoạt động khả nghi

Cảnh báo: báo cáo về tình trạng mạng cho hệ thống và nhà quản trị

Bảo vệ: Dùng những thiết lập mặc định và sự cấu hình từ nhà quản trị mà có những hành động thiết thực chống lại kẻ xâm nhập và phá hoại

- Chức năng mở rộng:

Phân biệt: "thù trong giặc ngoài" tấn công bên trong và tấn công bên ngoài

Phát hiện: những dấu hiệu bất thường dựa trên những gì đã biết hoặc nhờ vào sự so

sánh thông lượng mạng hiện tại với baseline.

Chính sách phát hiện

Hệ thống thông tin

Hệ thống đáp trả

Hệ thống phân tíchpp

Ngoài ra hệ thống phát hiện xâm nhập IDS còn có chức năng:

- Ngăn chặn sự gia tăng của những tấn công

- Bổ sung những điểm yếu mà các hệ thống khác chưa làm được

- Đánh giá chất lượng của việc thiết kế hệ thống

Khi IDS chạy một thời gian sẽ đưa ra được những điểm yếu đó là điều hiển nhiên Việc đưa ra những điểm yếu đó nhằm đánh giá chất lượng việc thiết kế mạng cũng như cách bố trí bảo vệ phòng thủ của các nhà quản trị mạng

3.Kiến trúc hệ thống IDS

Ngày nay phân biệt các hệ thống IDS khác nhau thông qua việc phân tích và kiểm tra khác nhau của các hệ thống Mỗi hệ thống có những ưu điểm cũng như khuyết điểm riêng nhưng các hệ thống có thể được mô tả dưới mô hình tổng quát chung như sau:

3.1 Các nhiệm vụ thực hiện

Nhiệm vụ chính của các hệ thống phát hiện xâm phạm là bảo vệ cho một hệ thống máy tính bằng cách phát hiện các dấu hiệu tấn công Việc phát hiện các tấn công phụ thuộc vào số lượng và kiểu hành động thích hợp ( Hình 3.1.a) Để ngăn chặn xâm phạm tốt cần phải kết hợp tốt giữa “bả và bẫy” được trang bị cho việc nghiên cứu các mối đe dọa Việc làm lệnh hướng sự tập trung của kẻ xâm nhập vào tài nguyên được bảo vệ là một nhiệm vụ quan trọng khác Toàn bộ hệ thống cần phải được kiểm tra một cách liên tục Dữ liệu được tạo ra từ các hệ thống phát hiện xâm nhập được kiểm tra một cách cẩn thận (đây là nhiệm vụ chính cho mỗi IDS) để phát hiện các dấu hiệu tấn công (sự xâm phạm)

Mô phỏng(Simulation)

Giám sát xâm nhập (Instruction Monitoring) Ngăn chặn(Prevention)

Phân tích(Analysis)

Kiểm tra xâm nhập (Instruction detection)

Thông báo (Notification)

Trả lời(Response) T

Hình 3.1a Quá trình của IDS

IDS taskII

Protected System Additional IDS Infrastructure

ResponseHình 3.1b Mô tả chính sách bảo mậtKhi một hành động xâm nhập được phát hiện, IDS đưa ra các cảnh báo đến các quản trị viên hệ thống về sự việc này Bước tiếp theo được thực hiện bởi các quản trị viên hoặc có thể là bản thân IDS bằng cách lợi dụng các tham số đo bổ sung (các chức năng khóa để giới hạn các session, backup hệ thống, định tuyến các kết nối đến bẫy hệ thống, cơ sở hạ tầng hợp lệ,…) ,theo các chính sách bảo mật của các tổ chức (Hình 3.1b) Một IDS là một thành phần nằm trong chính sách bảo mật

Giữa các nhiệm vụ IDS khác nhau, việc nhận ra kẻ xâm nhập là một trong những nhiệm vụ cơ bản Nó cũng hữu dụng trong việc nghiên cứu mang tính pháp lý các tình tiết và việc cài đặt các bản vá thích hợp để cho phép phát hiện các tấn công trong tương lai nhằm vào các cá nhân cụ thể hoặc tài nguyên hệ thống

Phát hiện xâm nhập đôi khi có thể đưa ra các báo cảnh sai, ví dụ những vấn đề xảy

ra do trục trặc về giao diện mạng hoặc việc gửi phần mô tả các tấn công hoặc các chữ ký thông qua mail

3.2 Kiến trúc của hệ thống phát hiện xâm nhập IDS

Kiến trúc của hệ thống IDS bao gồm các thành phần chính: thành phần thu thập gói tin (information collection), thành phần phân tích gói tin(Dectection), thành phần phản hồi (respontion) nếu gói tin đó được phát hiện là một tấn công của tin tặc Trong ba thành phần này thì thành phần phân tích gói tin là quan trọng nhất và ở thành phần này bộ cảm biến đóng vai trò quyết định nên chúng ta sẽ đi vào phân tích bộ cảm biến để hiểu rõ hơn kiến trúc của hệ thống phát hiện xâm nhập là như thế nào

Bộ cảm biến được tích hợp với thành phần sưu tập dữ liệu– một bộ tạo sự kiện Cách sưu tập này được xác định bởi chính sách tạo sự kiện để định nghĩa chế độ lọc thông tin sự kiện Bộ tạo sự kiện (hệ điều hành, mạng, ứng dụng) cung cấp một số chính sách thích hợp cho các sự kiện, có thể là một bản ghi các sự kiện của hệ thống hoặc các gói mạng Số chính sách này cùng với thông tin chính sách có thể được lưu trong hệ thống được bảo vệ hoặc bên ngoài Trong trường hợp nào đó, ví dụ khi luồng dữ liệu sự kiện được truyền tải trực tiếp đến bộ phân tích mà không có sự lưu

dữ liệu nào được thực hiện Điều này cũng liên quan một chút nào đó đến các gói mạng

Vai trò của bộ cảm biến là dùng để lọc thông tin và loại bỏ dữ liệu không tương thích đạt được từ các sự kiện liên quan với hệ thống bảo vệ, vì vậy có thể phát hiện được các hành động nghi ngờ Bộ phân tích sử dụng cơ sở dữ liệu chính sách phát hiện cho mục này Ngoài ra còn có các thành phần: dấu hiệu tấn công, profile hành

vi thông thường, các tham số cần thiết (ví dụ: các ngưỡng) Thêm vào đó, cơ sở dữ liệu giữ các tham số cấu hình, gồm có các chế độ truyền thông với module đáp trả

Bộ cảm biến cũng có cơ sở dữ liệu của riêng nó, gồm dữ liệu lưu về các xâm phạm phức tạp tiềm ẩn (tạo ra từ nhiều hành động khác nhau)

IDS có thể được sắp đặt tập trung (ví dụ như được tích hợp vào trong tường lửa) hoặc phân tán Một IDS phân tán gồm nhiều IDS khác nhau trên một mạng lớn, tất

cả chúng truyền thông với nhau Nhiều hệ thống tinh vi đi theo nguyên lý cấu trúc một tác nhân, nơi các module nhỏ được tổ chức trên một host trong mạng được bảo

vệ

Vai trò của tác nhân là để kiểm tra và lọc tất cả các hành động bên trong vùng được bảo vệ và phụ thuộc vào phương pháp được đưa ra – tạo phân tích bước đầu và thậm chí đảm trách cả hành động đáp trả Mạng các tác nhân hợp tác báo cáo đến máy chủ phân tích trung tâm là một trong những thành phần quan trọng của IDS DIDS có thể sử dụng nhiều công cụ phân tích tinh vi hơn, đặc biệt được trang bị sự phát hiện các tấn công phân tán Các vai trò khác của tác nhân liên quan đến khả năng lưu động và tính roaming của nó trong các vị trí vật lý Thêm vào đó, các tác

nhân có thể đặc biệt dành cho việc phát hiện dấu hiệu tấn công đã biết nào đó Đây

là một hệ số quyết định khi nói đến nghĩa vụ bảo vệ liên quan đến các kiểu tấn công mới

Giải pháp kiến trúc đa tác nhân được đưa ra năm 1994 là AAFID (các tác nhân tự trị cho việc phát hiện xâm phạm) Nó sử dụng các tác nhân để kiểm tra một khía cạnh nào đó về các hành vi hệ thống ở một thời điểm nào đó Ví dụ: một tác nhân có thể cho biết một số không bình thường các telnet session bên trong hệ thống nó kiểm tra Tác nhân có khả năng đưa ra một cảnh báo khi phát hiện một sự kiện khả nghi Các tác nhân có thể được nhái và thay đổi bên trong các hệ thống khác (tính năng tự trị) Một phần trong các tác nhân, hệ thống có thể có các bộ phận thu phát để kiểm tra tất cả các hành động được kiểm soát bởi các tác nhân ở một host cụ thể nào đó Các bộ thu nhận luôn luôn gửi các kết quả hoạt động của chúng đến bộ kiểm tra duy nhất Các bộ kiểm tra nhận thông tin từ các mạng (không chủ từ một host), điều đó

có nghĩa là chúng có thể tương quan với thông tin phân tán Thêm vào đó một số bộ lọc có thể được đưa ra để chọn lọc và thu thập dữ liệu Ngoài ra còn có 1 số điểm chú ý sau:

- Kiến trúc, vị trí đặt hệ thống IDS: tùy thuộc vào quy mô tổ chức của doanh nghiệp cũng như mục đích sử dụng hệ thống IDS của doanh nghiệp

- Chiến lược điều khiển: là sự mô tả rõ ràng cho mỗi hệ thống IDS về việc kiểm soát , kiểm tra thông tin đầu vào đầu ra:

+ Chiến lược tập trung: là việc điều khiển trực tiếp các thao tác như kiểm tra, phát hiện, phân tích, đáp trả, báo cáo từ vị trí trung tâm:

+Phân thành nhiều thành phần: Phát hiện, kiểm tra từ các vị trí thành phần rồi về báo cáo về vị trí trung tâm

+Phân phối: Mỗi vùng sẽ có những trung tâm đại diện cho trung tâm chính trực tiếp điều khiển các thao tác giám sát, kiểm tra báo cáo

4 Phân loại IDS

Có hai phương pháp khác nhau trong việc phân tích các sự kiện để phát hiện các vụ tấn công: phát hiện dựa trên các dấu hiệu và phát hiện sự bất thường Các sản phẩm IDS có thể sử dụng một trong hai cách hoặc sử dụng kết hợp cả hai.

- Phát hiện dựa trên dấu hiệu: Phương pháp này nhận dạng các sự kiện hoặc tập hợp các sự kiện phù hợp với một mẫu các sự kiện đã được định nghĩa là tấn công

- Phát hiện sự bất thường: công cụ này thiết lập một hiện trạng các hoạt động bình thường và sau đó duy trì một hiện trạng hiện hành cho một hệ thống Khi hai yếu tố này xuất hiện sự khác biệt, nghĩa là đã có sự xâm nhập

Các hệ thống IDS khác nhau đều dựa vào phát hiện các xâm nhập trái phép và những hành động dị thường Quá trình phát hiện có thể được mô tả bởi 3 yếu tố cơ bản nền tảng sau:

- Thu thập thông tin (information source): Kiểm tra tất cả các gói tin trên mạng

- Sự phân tích (Analysis): Phân tích tất cả các gói tin đã thu thập để cho biết hành động nào là tấn công

- Cảnh báo (response): hành động cảnh báo cho sự tấn công được phân tích ở trên

4.1 Network Base IDS (NIDS)

Hệ thống IDS dựa trên mạng sử dụng bộ dò và bộ bộ cảm biến cài đặt trên toàn mạng Những bộ dò này theo dõi trên mạng nhằm tìm kiếm những lưu lượng trùng với những mô tả sơ lược được định nghĩa hay là những dấu hiệu Những bộ bộ cảm biến thu nhận và phân tích lưu lượng trong thời gian thực Khi ghi nhận được một mẫu lưu lượng hay dấu hiệu, bộ cảm biến gửi tín hiệu cảnh báo đến trạm quản trị và

có thể được cấu hình nhằm tìm ra biện pháp ngăn chặn những xâm nhập xa hơn NIDS là tập nhiều sensor được đặt ở toàn mạng để theo dõi những gói tin trong mạng so sánh với với mẫu đã được định nghĩa để phát hiện đó là tấn công hay không

Được đặt giữa kết nối hệ thống mạng bên trong và mạng bên ngoài để giám sát toàn

bộ lưu lượng vào ra Có thể là một thiết bị phần cứng riêng biệt được thiết lập sẵn hay phần mềm cài đặt trên máy tính Chủ yếu dùng để đo lưu lượng mạng được sử

dụng Tuy nhiên có thể xảy ra hiện tượng nghẽn cổ chai khi lưu lượng mạng hoạt động ở mức cao.

4.1.1 Lợi thế của Network-Based IDSs:

- Quản lý được cả một network segment (gồm nhiều host)

- "Trong suốt" với người sử dụng lẫn kẻ tấn công

- Cài đặt và bảo trì đơn giản, không ảnh hưởng tới mạng

- Tránh DOS ảnh hưởng tới một host nào đó

- Có khả năng xác định lỗi ở tầng Network (trong mô hình OSI)

- Độc lập với OS

4.1.2 Hạn chế của Network-Based IDSs:

- Có thể xảy ra trường hợp báo động giả (false positive), tức không có intrusion mà NIDS báo là có intrusion

- Không thể phân tích các traffic đã được encrypt (vd: SSL, SSH, IPSec…)

- NIDS đòi hỏi phải được cập nhật các signature mới nhất để thực sự an toàn

- Có độ trễ giữa thời điểm bị attack với thời điểm phát báo động Khi báo động được phát ra, hệ thống có thể đã bị tổn hại

- Không cho biết việc attack có thành công hay không

Một trong những hạn chế là giới hạn băng thông Những bộ dò mạng phải nhận tất

cả các lưu lượng mạng, sắp xếp lại những lưu lượng đó cũng như phân tích chúng Khi tốc độ mạng tăng lên thì khả năng của đầu dò cũng vậy Một giải pháp là bảo đảm cho mạng được thiết kế chính xác để cho phép sự sắp đặt của nhiều đầu dò Khi mà mạng phát triển, thì càng nhiều đầu dò được lắp thêm vào để bảo đảm truyền thông và bảo mật tốt nhất

Một cách mà các kẻ xâm nhập cố gắng nhằm che đậy cho hoạt động của họ khi gặp

hệ thống IDS dựa trên mạng là phân mảnh những gói thông tin của họ Mỗi giao thức có một kích cỡ gói dữ liệu giới hạn, nếu dữ liệu truyền qua mạng lớn hơn kích

cỡ này thì gói dữ liệu đó sẽ được phân mảnh Phân mảnh đơn giản chỉ là quá trình chia nhỏ dữ liệu ra những mẫu nhỏ Thứ tự của việc sắp xếp lại không thành vấn đề miễn là không xuất hiện hiện tượng chồng chéo Nếu có hiện tượng phân mảnh

chồng chéo, bộ cảm biến phải biết quá trình tái hợp lại cho đúng Nhiều hacker cố gắng ngăn chặn phát hiện bằng cách gởi nhiều gói dữ liệu phân mảnh chồng chéo Một bộ cảm biến sẽ không phát hiện các hoạt động xâm nhập nếu bộ cảm biến không thể sắp xếp lại những gói thông tin một cách chính xác.

4.2 Host Based IDS (HIDS)

Bằng cách cài đặt một phần mềm trên tất cả các máy tính chủ, IDS dựa trên máy chủ quan sát tất cả những hoạt động hệ thống, như các file log và những lưu lượng mạng thu thập được Hệ thống dựa trên máy chủ cũng theo dõi OS, những cuộc gọi

hệ thống, lịch sử sổ sách (audit log) và những thông điệp báo lỗi trên hệ thống máy chủ Trong khi những đầu dò của mạng có thể phát hiện một cuộc tấn công, thì chỉ

có hệ thống dựa trên máy chủ mới có thể xác định xem cuộc tấn công có thành công hay không Thêm nữa là, hệ thống dựa trên máy chủ có thể ghi nhận những việc mà người tấn công đã làm trên máy chủ bị tấn công (compromised host)

Không phải tất cả các cuộc tấn công được thực hiện qua mạng Bằng cách giành quyền truy cập ở mức vật lý (physical access) vào một hệ thống máy tính, kẻ xâm nhập có thể tấn công một hệ thống hay dữ liệu mà không cần phải tạo ra bất cứ lưu lượng mạng (network traffic) nào cả Hệ thống dựa trên máy chủ có thể phát hiện các cuộc tấn công mà không đi qua đường công cộng hay mạng được theo dõi, hay thực hiện từ cổng điều khiển (console), nhưng với một kẻ xâm nhập có hiểu biết, có kiến thức về hệ IDS thì hắn có thể nhanh chóng tắt tất cả các phần mềm phát hiện khi đã có quyền truy cập vật lý

Một ưu điểm khác của IDS dựa trên máy chủ là nó có thể ngăn chặn các kiểu tấn công dùng sự phân mảnh hoặc TTL Vì một host phải nhận và tái hợp các phân mảnh khi xử lí lưu lượng nên IDS dựa trên host có thể giám sát chuyện này

HIDS thường được cài đặt trên một máy tính nhất đinh Thay vì giám sát hoạt động của một network segment, HIDS chỉ giám sát các hoạt động trên một máy tính HIDS thường được đặt trên các host xung yếu của tổ chức, và các server trong vùng DMZ - thường là mục tiêu bị tấn công đầu tiên Nhiêm vụ chính của HIDS là giám sát các thay đổi trên hệ thống, bao gồm (not all):

4.2.1 Lợi thế của HIDS:

- Có khả năng xác đinh user liên quan tới một sự kiện (event)

- HIDS có khả năng phát hiện các cuộc tấn công diễn ra trên một máy, NIDS không

có khả năng này

- Có thể phân tích các dữ liệu mã hoá

- Cung cấp các thông tin về host trong lúc cuộc tấn công diễn ra trên host này

4.2.2 Hạn chế của HIDS:

- Thông tin từ HIDS là không đáng tin cậy ngay khi sự tấn công vào host này thành công

- Khi OS bị "hạ" do tấn công, đồng thời HIDS cũng bị "hạ"

- HIDS phải được thiết lập trên từng host cần giám sát

- HIDS không có khả năng phát hiện các cuộc dò quét mạng (Nmap, Netcat…)

- HIDS cần tài nguyên trên host để hoạt động

- HIDS có thể không hiệu quả khi bị DOS

- Đa số chạy trên hệ điều hành Window Tuy nhiên cũng đã có 1 số chạy được trên UNIX và những hệ điều hành khác

Vì hệ thống IDS dựa trên máy chủ đòi hỏi phần mềm IDS phải được cài đặt trên tất

cả các máy chủ nên đây có thể là cơn ác mộng của những nhà quản trị khi nâng cấp phiên bản, bảo trì phần mềm, và cấu hình phần mềm trở thành công việc tốn nhiều thời gian và là những việc làm phức tạp Bởi vì hệ thống dựa trên máy chủ chỉ phân tích những lưu lượng được máy chủ nhận được, chúng không thể phát hiện những tấn công thăm dò thông thường được thực hiện nhằm chống lại một máy chủ hay là

một nhóm máy chủ Hệ thống IDS dựa trên máy chủ sẽ không phát hiện được

những chức năng quét ping hay dò cổng (ping sweep and port scans) trên nhiều máy chủ Nếu máy chủ bị thỏa hiệp thì kẻ xâm nhập hoàn toàn có thể tắt phần mềm IDS hay tắt kết nối của máy chủ đó Một khi điều này xảy ra thì các máy chủ sẽ không thể tạo ra được cảnh báo nào cả

Phần mềm IDS phải được cài đặt trên mỗi hệ thống trên mạng nhằm cung cấp đầy

đủ khả năng cảnh báo của mạng Trong một môi trường hỗn tạp, điều này có thể là một vấn đề bởi vì phần mềm IDS phải tương ứng nhiều hệ điều hành khác nhau Do

đó trước khi chọn một hệ thống IDS, chúng ta phải chắc là nó phù hợp và chạy được trên tất cả các hệ điều hành

5.Công cụ hỗ trợ cho IDS

Có 1 số công cụ hỗ trợ cho hệ thống xâm nhập IDS, trong phần này sẽ đề cập đến bốn công cụ hỗ trợ đó: hệ thống phân tích tổn thương, bộ kiểm tra toàn vẹn dữ liệu, honey pots, Padded cell Những thành phần này có thể tăng cường, hỗ trợ, tổ chức như thế nào với hệ thống phát hiện xâm nhập IDS sẽ được làm rõ ở những mục dưới đây

5.1 Hệ thống phân tích đánh giá tổn thương

Sự phân tích đánh giá tổn thương (sự định giá cũng được biết như tính dễ bị tổn thương) là công cụ kiểm tra xác định liệu có phải một mạng hay host có thể bị tổn thương tới những sự tấn công được biết Sự đánh giá tổn thương đại diện cho một trường hợp đặc biệt của quá trình phát hiện xâm nhập Những thông tin bao gồm tình trạng hệ thống và hậu qủa của những tấn công được phân tích đánh giá Những thông tin này được tổng hợp phân tích tại tại bộ cảm biến

Sự phân tích đánh giá tổn thương là một kỹ thuật quản lý an toàn rất mạnh và là sự

bổ sung thích hợp tới việc sử dụng IDS, không phải như một sự thay thế Cần phải

có một tổ chức tin cậy quản lý những công cụ phân tích đánh giá tổn thương để theo dõi những hệ thống này

a Quá trình phân tích đánh giá tổn thương

Quá trình phân tích đánh giá tồn thương bao gồm những bước sau:

- Lấy 1 mẫu bao gồm tập hợp các thuộc tính của hệ thống.

- Kết quả của việc lấy mốc được cất vào một chỗ an toàn

- Kết quả này được so sánh với ít nhất một mẫu trước đó hoặc một mẫu lý tưởng trước đó

- Bất kỳ sự khác nhau giữa hai tập hợp được tổng hợp và báo cáo

b Các kiểu phân tích đánh giá tổn thương

Có hai kiểu phân tích đánh giá tổn thương dành cho Netword-based và host-based:

- Host-based: phân tích đánh giá tổn thương chính là việc đánh giá dữ liệu của hệ

thống như dữ liệu, việc cấu hình, trạng thái của những thông tin khác

- Network-based: Sự phân tích đánh giá tổn thương yêu cầu 1 kết nối từ xa tới hệ

thống đích Công việc đánh giá bao gồm ghi chú lại sự phản hồi của hệ thống hay đơn giản là thăm dò xem xét để biết những điểm yếu của hệ thống

5.2 Kiểm tra toàn vẹn dữ liệu

Những bộ kiểm tra toàn vẹn dữ liệu là những công cụ an toàn mà bổ sung IDSs Chúng tóm lược thông báo hay kiểm tra giải mã cho những dữ liệu và những đối tượng phê bình, so sánh nó với những giá trị tham khảo và việc đặt những dấu hiệu cho sự khác nhau hay thay đổi Việc kiểm tra giải mã sẽ giúp biết nội dung của dữ liệu có bị thay đổi bởi tin tặc hay không Việc thay đổi nội dung có nhiều kỹ thuật nhưng mục đích của tin tặc là gắn những thành phần vào nội dung để làm cầu nối trao đổi thông tin giữa hệ thống và máy của tin tặc hoặc là với mục đích phá hoại.Mặc dù việc kiểm tra những thành phần thay đổi trong nội dung của dữ liệu hay còn gọi là sâu thường xuyên được sự hỗ trợ cập nhật từ những hãng chống virut,

spyware hay trojan nhưng việc cập nhật còn quá chậm so với sự phát triển của những thành phần này

5.3 Honey Pot và Padded Cell System

Honey pot là hệ thống những cạm bẫy được thiết kế để bẫy những tin tặc tấn công Honey pot được thiết kế bao gồm những mục đích sau:

- Làm lệch hướng tin tặc ra khỏi hệ thống cần bảo vệ

- Tập hợp thông tin về tin tặc và hành động của tin tặc

- Lôi kéo tin tặc ở trên hệ thống dài hơn để đủ thời gian cho người quản trị phản hồi lại.

Padded Cell: khác với honey pot là hướng tin tặc theo kế hoạch của mình thì padded cell được thiết kế để theo dõi hành động thay đổi dữ liệu của tin tặc, đánh dấu sự thay đổi để biết mục đích của tin tặc

6 Các kĩ thuật xử lý dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống phát hiện xâm nhập

Phụ thuộc vào kiểu phương pháp được sử dụng để phát hiện xâm nhập, các cơ chế

xử lý khác nhau (kỹ thuật) cũng được sử dụng cho dữ liệu đối với một IDS.Dưới đây là một số hệ thống được mô tả vắn tắt

6.1 Hệ thống Expert (Expert system)

Hệ thống này làm việc trên một tập các nguyên tắc đã được định nghĩa từ trước để miêu tả các tấn công Tất cả các sự kiện có liên quan đến bảo mật đều được kết hợp vào cuộc kiểm định và được dịch dưới dạng nguyên tắc if-then-else Lấy ví dụ Wisdom & Sense và ComputerWatch (được phát triển tại AT&T)

6.2 Phát hiện xâm nhập dựa trên luật (Rule-Based Intrusion Detection)

Giống như phương pháp hệ thống Expert, phương pháp này dựa trên những hiểu biết về tấn công Chúng biến đổi sự mô tả của mỗi tấn công thành định dạng kiểm định thích hợp Như vậy, dấu hiệu tấn công có thể được tìm thấy trong các bản ghi (record) Một kịch bản tấn công có thể được mô tả, ví dụ như một chuỗi sự kiện kiểm định đối với các tấn công hoặc mẫu dữ liệu có thể tìm kiếm đã lấy được trong cuộc kiểm định Phương pháp này sử dụng các từ tương đương trừu tượng của dữ liệu kiểm định Sự phát hiện được thực hiện bằng cách sử dụng chuỗi văn bản chung hợp với các cơ chế Điển hình, nó là một kỹ thuật rất mạnh và thường được

sử dụng trong các hệ thống thương mại (ví dụ như: Cisco Secure IDS, Tôierald eXpert-BSM (Solaris))

6.3 Phân biệt ý định người dùng (User intention identification)

Kỹ thuật này mô hình hóa các hành vi thông thường của người dùng bằng một tập nhiệm vụ mức cao mà họ có thể thực hiện được trên hệ thống (liên quan đến chức

năng người dùng) Các nhiệm vụ đó thường cần đến một số hoạt động được điều chỉnh sao cho hợp với dữ liệu kiểm định thích hợp Bộ phân tích giữ một tập hợp nhiệm vụ có thể chấp nhận cho mỗi người dùng Bất cứ khi nào một sự không hợp

lệ được phát hiện thì một cảnh báo sẽ được sinh ra

6.4 Phân tích trạng thái phiên (State-transition analysis)

Một tấn công được miêu tả bằng một tập các mục tiêu và phiên cần được thực hiện bởi một kẻ xâm nhập để gây tổn hại hệ thống Các phiên được trình bày trong sơ đồ trạng thái phiên Nếu phát hiện được một tập phiên vi phạm sẽ tiến hành cảnh báo hay đáp trả theo các hành động đã được định trước

6.5 Phương pháp Colored Petri Nets

Phương pháp này thường được sử dụng để tổng quát hóa các tấn công từ những hiểu biết cơ bản và để thể hiện các tấn công theo đồ họa Hệ thống IDIOT của đại học Purdue sử dụng Colored Petri Nets Với kỹ thuật này, các quản trị viên sẽ dễ dàng hơn trong việc bổ sung thêm dấu hiệu mới Mặc dù vậy, việc tổng quát hóa một dấu hiệu phức tạp với dữ liệu kiểm định là một vấn đề gây tốn nhiều thời gian

Kỹ thuật này không được sử dụng trong các hệ thống thương mại

6.6 Phương pháp phân tích thống kê (Statistical analysis approach)

Hành vi người dùng hay hệ thống (tập các thuộc tính) được tính theo một số biến thời gian Ví dụ, các biến như là: đăng nhập người dùng, đăng xuất, số tập tin truy nhập trong một khoảng thời gian, hiệu suất sử dụng không gian đĩa, bộ nhớ, CPU… Chu kỳ nâng cấp có thể thay đổi từ một vài phút đến một tháng Hệ thống lưu giá trị

có nghĩa cho mỗi biến được sử dụng để phát hiện sự vượt quá ngưỡng được định nghĩa từ trước Ngay cả phương pháp đơn giản này cũng không thế hợp được với

mô hình hành vi người dùng điển hình Các phương pháp dựa vào việc làm tương quan thông tin về người dùng riêng lẻ với các biến nhóm đã được gộp lại cũng ít có hiệu quả

Vì vậy, một mô hình tinh vi hơn về hành vi người dùng đã được phát triển bằng cách sử dụng thông tin người dùng ngắn hạn hoặc dài hạn Các thông tin này thường xuyên được nâng cấp để bắt kịp với thay đổi trong hành vi người dùng Các phương

pháp thống kê thường được sử dụng trong việc bổ sung trong IDS dựa trên thông tin hành vi người dùng thông thường.

6.7 Neural Networks

Phuơng pháp này sử dụng các thuật toán đang được nghiên cứu của chúng để

nghiên cứu về mối quan hệ giữa các vector đầu vào - đầu ra và tổng quát hóa chúng

để rút ra mối quan hệ vào/ra mới Phương pháp neural network được sử dụng cho phát hiện xâm nhập, mục đích chính là để nghiên cứu hành vi của người tham gia vào mạng (người dùng hay kẻ xâm phạm) Thực ra các phương pháp thống kê cũng một phần được coi như neural networks Sử dụng mạng neural trên thống kê hiện có hoặc tập trung vào các đơn giản để biểu diễn mối quan hệ không tuyến tính giữa các biến và trong việc nghiên cứu các mối quan hệ một cách tự động Các thực nghiệm

đã được tiến hành với sự dự đoán mạng neural về hành vi người dùng Từ những kết quả cho thấy rằng các hành vi của siêu người dùng UNIX (root) là có thể dự đoán Với một số ít ngoại lệ, hành vi của hầu hết người dùng khác cũng có thể dự đoán Neural networks vẫn là một kỹ thuật tính toán mạnh và không được sử dụng rộng rãi trong cộng đồng phát hiện xâm nhập

6.8 Computer immunology Analogies

Với sự nghiên cứu miễn dịch được chủ định để phát triển các kỹ thuật được xây dựng từ mô hình hành vi thông thường trong các dịch vụ mạng UNIX hơn là người dùng riêng lẻ Mô hình này gồm có các chuỗi ngắn cuộc gọi hệ thống được tạo thành bởi các quá trình Các tấn công khai thác lỗ hổng trong mã ứng dụng rất có khả năng gây ra đường dẫn thực thi không bình thường Đầu tiên, một tập dữ liệu kiểm định tham chiếu được sưu tập để trình bày hành vi hợp lệ của các dịch vụ, sau

đó kiến thức cơ bản được bổ sung thêm với tất cả các chuỗi được biết rõ về cuộc gọi hệ thống Các mẫu đó sau đó được sử dụng cho việc kiểm tra liên tục các cuộc gọi hệ thống, để xem chuỗi được tạo ra đã được liệt kê trong cơ sở kiến thức chưa nếu không, một báo cảnh sẽ được tạo ra Kỹ thuật này có tỉ lệ báo cảnh sai rất thấp Trở ngại của nó là sự bất lực trong việc phát hiện lỗi trong cấu hình dịch vụ mạng

6.9 Machine learning (nghiên cứu cơ chế)

Đây là một kỹ thuật thông minh nhân tạo, nó lưu luồng lệnh đầu ra người dùng vào các biểu mẫu vector và sử dụng như một tham chiếu của profile hành vi người dùng thông thường Các profile sau đó được nhóm vào trong một thư viện lệnh người dùng có các thành phần chung nào đó Việc tối thiểu hóa dữ liệu thường phải dùng đến một số kỹ thuật sử dụng quá trình trích dữ liệu chưa biết nhưng có khả năng hữu dụng trước đó từ những vị trí dữ liệu được lưu trữ với số lượng lớn Phương pháp tối thiểu dữ liệu này vượt trội hơn đối với việc xử lý bản ghi hệ thống lớn (dữ liệu kiểm định) Mặc dù vậy, chúng kém hữu dụng đối với việc phân tích luồng lưu lượng mạng Một trong những kỹ thuật tối thiểu hóa dữ liệu cơ bản được sử dụng trong phát hiện xâm nhập được kết hợp với các cây phán quyết Các mô hình cây phán quyết cho phép ai đó có thể phát hiện các sự bất thường trong một cơ sở dữ liệu lớn Kỹ thuật khác phải dùng đến các đoạn, cho phép trích mẫu của các tấn công chưa biết Điều đó được thực hiện bằng việc hợp lệ hóa các mẫu đã được trích

từ một tập kiểm định đơn giản với các mẫu khác được cung cấp cho tấn công chưa biết đã cất giữ Một kỹ thuật tối thiểu hóa dữ liệu điển hình được kết hợp với việc tìm kiếm các nguyên tắc kết hợp Nó cho phép ai đó có thể trích kiến thức chưa hiểu trước đó về các tấn công mới hoặc đã xây dựng trên mẫu hành vi thông thường Sự phát hiện bất thường thường gây ra các báo cảnh sai Với việc tối thiểu hóa dữ liệu,

nó dễ dàng tương quan dữ liệu đã liên quan đến các báo cảnh với dữ liệu kiểm định tối thiểu, do đó giảm đáng kể xác suất báo sai

7 Phân loại các dấu hiệu

7.1 Phát hiện dấu hiệu không bình thường

Hệ thống phát hiện xâm phạm phải có khả năng phân biệt giữa các hoạt động thông thường của người dùng và hoạt động bất thường để tìm ra được các tấn công nguy hiểm kịp thời Mặc dù vậy, việc dịch các hành vi người dùng (hoặc session hệ thống người dùng hoàn chỉnh) trong một quyết định liên quan đến bảo mật phù hợp

thường không đơn giản – nhiều hành vi không được dự định trước và không rõ ràng (Hình 2) Để phân loại các hành động, IDS phải lợi dụng phương pháp phát hiện dị thường, đôi khi là hành vi cơ bản hoặc các dấu hiệu tấn công,… một thiết bị mô tả

hành vi bất thường đã biết (phát hiện dấu hiệu) cũng được gọi là kiến thức cơ bản.

7.2 Các mẫu hành vi thông thường- phát hiện bất thường

Các mẫu hành vi thông thường rất hữu ích trong việc dự đoán người dùng và hành

vi hệ thống Do đó các bộ phát hiện bất thường xây dựng profile thể hiện việc sử dụng thông thường và sau đó sử dụng dữ liệu hành vi thông thường để phát hiện sự không hợp lệ giữa các profile và nhận ra tấn công có thể

Để hợp lý với các profile sự kiện, hệ thống bị yêu cầu phải tạo ra profile người dùng ban đầu để “đào tạo” hệ thống quan tâm đến sự hợp pháp hóa hành vi người dùng

Có một vấn đề liên quan đến việc làm profile ở đây đó là: khi hệ thống được phép

“học” trên chính nó, thì những kẻ xâm nhập cũng có thể đào tạo hệ thống ở điểm này, nơi mà các hành vi xâm phạm trước trở thành hành vi thông thường Một profile không tương thích sẽ có thể được phát hiện tất cả các hoạt động xâm nhập có thể Ngoài ra, còn có một sự cần thiết nữa đó là nâng cấp profile và “đào tạo” hệ thống, một nhiệm vụ khó khăn và tốn thời gian

Cho một tập các profile hành vi thông thường, mọi thứ không hợp với profile được lưu sẽ được coi như là một hoạt động nghi ngờ Do đó, các hệ thống này được đặc trưng bởi hiệu quả phát hiện rất cao (chúng có thể nhận ra nhiều tấn công mặc dù tấn công đó là mới có trong hệ thống), tuy nhiên chúng lại có hiện tượng là tạo các cảnh báo sai về một số vấn đề

Ưu điểm của phương pháp phát hiện bất thường này là: có khả năng phát hiện các tấn công mới khi có sự xâm nhập; các vấn đề không bình thường được nhận ra không cần nguyên nhân bên trong của chúng và các tính cách; ít phụ thuộc vào IDS đối với môi trường hoạt động (khi so sánh với các hệ thống dựa vào dấu hiệu); khả năng phát hiện sự lạm dụng quyền của người dùng

Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là: Xác suất cảnh báo sai nhiều Hiệu suất hệ thống không được kiểm tra trong suốt quá trình xây dựng profile và giai đoạn đào tạo Do đó, tất cả các hoạt động người dùng bị bỏ qua trong suốt giai đoạn này sẽ không hợp lý Các hành vi người dùng có thể thay đổi theo thời gian, do đó cần phải có một sự nâng cấp liên tục đối với cơ sở dữ liệu profile hành vi thông

Sự cần thiết về đào tạo hệ thống khi thay đổi hành vi sẽ làm hệ thống không có được phát hiện bất thường trong giai đoạn đào tạo (lỗi tiêu cực)

7.3 Các dấu hiệu có hành vi xấu – phát hiện dấu hiệu

Thông tin xử lý hệ thống trong các hành vi bất thường và không an toàn (dấu hiệu tấn công – dựa vào các hệ thống) thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện xâm nhập thời gian thực (vì sự phức tạp trong tính toán của chúng không cao) Các dấu hiệu hành vi xấu được chia thành hai loại:

• Các dấu hiệu tấn công – chúng miêu tả các mẫu hoạt động có thể gây ra mối đe dọa về bảo mật Điển hình, chúng được thể hiện khi mối quan hệ phụ thuộc thời gian giữa một loạt các hoạt động có thể kết hợp lại với các hoạt động trung tính

• Các chuỗi văn bản được chọn – các dấu hiệu hợp với các chuỗi văn bản đang tìm kiếm các hoạt động nghi ngờ

Bất kỳ hoạt động nào không rõ ràng đều có thể bị xem xét và ngăn cản Do đó, độ chính xác của chúng rất cao (số báo cảnh sai thấp) Tuy nhiên chúng không thực hiện một cách hoàn toàn và không ngăn cản hoàn toàn các tấn công mới

Có hai phương pháp chính đã kết hợp sự phát hiện dấu hiệu này:

• Việc kiểm tra vấn đề ở các gói lớp thấp hơn – nhiều loại tấn công khai thác lỗ hổng trong các gói IP, TCP, UDP hoặc ICMP Với kiểm tra đơn giản về tập các cờ trên gói đặc trưng hoàn toàn có thể phát hiện ra gói nào hợp lệ, gói nào không Khó khăn ở đây có thể là phải mở gói và lắp ráp chúng lại Tương tự, một số vấn đề khác

có thể liên quan với lớp TCP/IP của hệ thống đang được bảo vệ Thường thì kẻ tấn công hay sử dụng cách mở các gói để băng qua được nhiều công cụ IDS

• Kiểm tra giao thức lớp ứng dụng – nhiều loại tấn công (WinNuke) khai thác các lỗ hổng chương trình, ví dụ dữ liệu đặc biệt đã gửi đến một kết nối mạng đã được thành lập Để phát hiện có hiệu quả các tấn công như vậy, IDS phải được bổ sung nhiều giao thức lớp ứng dụng

Các phương pháp phát hiện dấu hiệu có một số ưu điểm dưới đây: tỉ lệ cảnh báo sai thấp, thuật toán đơn giản, dễ dàng tạo cơ sở dữ liệu dấu hiệu tấn công, dễ dàng bổ

sung và tiêu phí hiệu suất tài nguyên hệ thống tối thiểu

Một số nhược điểm:

• Khó khăn trong việc nâng cấp các kiểu tấn công mới

• Chúng không thể kế thừa để phát hiện các tấn công mới và chưa biết Phải nâng cấp một cơ sở dữ liệu dấu hiệu tấn công tương quan với nó

• Sự quản lý và duy trì một IDS cần thiết phải kết hợp với việc phân tích và vá các

lỗ hổng bảo mật, đó là một quá trình tốn kém thời gian

• Kiến thức về tấn công lại phụ thuộc vào môi trường hoạt đông – vì vậy, IDS dựa trên dấu hiệu những hành vi xấu phải được cấu hình tuân thủ những nguyên tắc nghiêm ngặt của nó với hệ điều hành (phiên bản, nền tảng, các ứng dụng được sử dụng…)

• Chúng dường như khó quản lý các tấn công bên trong Điển hình, sự lạm dụng quyền người dùng xác thực không thể phát hiện khi có hoạt động mã nguy hiểm (vì chúng thiếu thông tin về quyền người dùng và cấu trúc dấu hiệu tấn công)

Các sản phẩm IDS thương mại thường sử dụng phương pháp phát hiện dấu hiệu cho hai lý do Trước tiên, nó dễ dàng hơn trong việc cung cấp dấu hiệu liên quan đến tấn công đã biết và để gán tên đối với một tấn công Thứ hai, cơ sở dữ liệu dấu hiệu tấn công được nâng cấp thường xuyên (bằng cách thêm các dấu hiệu tấn công mới phát hiện)

7.4 Tương quan các mẫu tham số

Phương pháp thứ ba về phát hiện xâm nhập khá khôn ngoan hơn hai phương pháp trước Nó được sinh ra do nhu cầu thực tế rằng, các quản trị viên kiểm tra các hệ thống khác nhau và các thuộc tính mạng (không cần nhắm đến các vấn đề bảo mật) Thông tin đạt được trong cách này có một môi trường cụ thể không thay đổi

Phương pháp này liên quan đến sử dụng kinh nghiệm hoạt động hàng ngày của các quản trị viên như các vấn đề cơ bản cho việc phát hiện dấu hiệu bất thường Nó có thể được xem như trường hợp đặc biệt của phương pháp Profile thông thường Sự khác nhau ở đây nằm ở chỗ trong thực tế, một profile là một phần hiểu biết của con người

Đây là một kỹ thuật mạnh, bời vì nó cho phép xâm nhập dựa trên các kiểu tấn công không biết Hoạt động hệ thống có thể phát hiện các thay đổi tinh vi không rõ ràng đối với chính hoạt động đó Nó kế thừa những nhược điểm trong thực tế là con người chỉ hiểu một phần giới hạn thông tin tại một thời điểm, điều đó có nghĩa là các tấn công nào đó có thể vượt qua mà không bị phát hiện.

III Hệ thống ngăn chặn xâm nhập IPS

1 Định nghĩa IPS

Hệ thống IPS (intrusion prevention system) là một kỹ thuật an ninh mới, kết hợp các

ưu điểm của kỹ thuật firewall với hệ thống phát hiện xâm nhập IDS (intrusion

detection system), có khả năng phát hiện sự xâm nhập, các cuộc tấn công và tự động ngăn chặn các cuộc tấn công đó

IPS không đơn giản chỉ dò các cuộc tấn công, chúng có khả năng ngăn chặn các cuộc hoặc cản trở các cuộc tấn công đó Chúng cho phép tổ chức ưu tiên, thực hiện các bước để ngăn chặn lại sự xâm nhập Phần lớn hệ thống IPS được đặt ở vành đai mạng, dủ khả năng bảo vệ tất cả các thiết bị trong mạng

2 Chức năng của IPS

Chức năng IPS mô tả như là kiểm tra gói tin, phân tích có trạng thái, ráp lại các đoạn, ráp lại các TCP-segment, kiểm tra gói tin sâu, xác nhận tính hợp lệ giao thức

và thích ứng chữ ký Một IPS hoạt động giống như một người bảo vệ gác cổng cho một khu dân cư, cho phép và từ chối truy nhập dựa trên cơ sở các uỷ nhiệm và tập quy tắc nội quy nào đó

Các giải pháp IPS“Ngăn ngừa Xâm nhập” nhằm mục đích bảo vệ tài nguyên, dữ liệu và mạng Chúng sẽ làm giảm bớt những mối đe doạ tấn công bằng việc loại bỏ những lưu lượng mạng có hại hay có ác ý trong khi vẫn cho phép các hoạt động hợp pháp tiếp tục Mục đích ở đây là một hệ thống hoàn hảo – không có những báo động giả nào làm giảm năng suất người dùng cuối và không có những từ chối sai nào tạo

ra rủi ro quá mức bên trong môi trường Có lẽ một vai trò cốt yếu hơn sẽ là cần thiết

để tin tưởng, để thực hiện theo cách mong muốn dưới bất kỳ điều kiện nào Điều này có nghĩa các giải pháp “Ngăn ngừa Xâm nhập” được đặt vào đúng vị trí để phục vụ với:

- Những ứng dụng không mong muốn và những cuộc tấn công “Trojan horse” nhằm

vào các mạng và các ứng dụng cá nhân, qua việc sử dụng các nguyên tắc xác định

và các danh sách điều khiển truy nhập (access control lists)

- Các gói tin tấn công giống như những gói tin từ LAND và WinNuke qua việc sử dụng các bộ lọc gói tốc độ cao

- Sự lạm dụng giao thức và những hành động lảng tránh – những thao tác giao thức mạng giống như Fragroute và những khảo sát lấn TCP (TCP overlap exploits) – thông qua sự ráp lại thông minh

- Các tấn công từ chối dịch vụ (DOS/DDOS) như “lụt” các gói tin SYN và ICMP bởi việc sử dụng các thuật toán lọc dựa trên cơ sở ngưỡng

- Sự lạm dụng các ứng dụng và những thao tác giao thức – các cuộc tấn công đã biết

và chưa biết chống lại HTTP, FTP, DNS, SMTP v.v – qua việc sử dụng những quy tắc giao thức ứng dụng và chữ ký

- Những cuộc tấn công quá tải hay lạm dụng ứng dụng bằng việc sử dụng các hữu hạn tiêu thụ tài nguyên dựa trên cơ sở ngưỡng

Tất cả các cuộc tấn công và trạng thái dễ bị tấn công cho phép chúng tình cờ xảy ra đều được chứng minh bằng tài liệu Ngoài ra, những khác thường trong các giao thức truyền thông từ mạng qua lớp ứng dụng không có chỗ cho bất cứ loại lưu lượng hợp pháp nào, làm cho các lỗi trở thành tự chọn lọc trong ngữ cảnh xác định

3 Kiến trúc chung của các hệ thống IPS

Một hệ thống IPS được xem là thành công nếu chúng hội tụ được các yếu tố: thực hiện nhanh, chính xác, đưa ra các thông báo hợp lý, phân tích được toàn bộ thông lượng, cảm biến tối đa, ngǎn chặn thành công và chính sách quản lý mềm dẻo Hệ thống IPS gồm 3 modul chính: modul phân tích luồng dữ liệu, modul phát hiện tấn công, modul phản ứng

3.1 Module phân tích luồng dữ liệu:

Modul này có nhiệm vụ lấy tất các gói tin đi đến mạng để phân tích Thông thường các gói tin có địa chỉ không phải của một card mạng thì sẽ bị card mạng đó huỷ bỏ nhưng card mạng của IPS được đặt ở chế độ thu nhận tất cả Tất cả các gói tin qua chúng đều được sao chụp, xử lý, phân tích đến từng trường thông tin Bộ phân tích