网络安全技术之入侵检测技术与入侵防御技术

　　网络安全技术中，防火墙是所有保护网络的方法中最能普遍接受的方法，能阻挡外部入侵者，但对内攻击无能为力；同时，防火墙并不是坚不可摧的，即使是是某些防火墙本身也会引起一些安全问题。入侵检测系统是防火墙的合理补充，它帮助系统对付网络攻击，拓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。
　　一、入侵检测技术
　　入侵检测（Intrusion Detection）是对入侵行为的检测。它通过收集和分析网络行为、安全日志、审计数据、其他网络上可以获得的信息以及计算机系统中若干关键点的信息，检查网络或系统中是否存在违反安全策略的行为和被攻击的迹象。通常来说，其具有如下几个功能：
　　监控、分析用户和系统的活动。
　　核查系统配置和漏洞。
　　评估关键系统和数据文件的完整性。
　　识别攻击的活动模式并向网管人员报警。
　　对异常活动的统计分析。
　　操作系统审计跟踪管理，识别违反政策的用户活动。
　　1、异常入侵检测技术
　　异常检测(Anomaly detection)的假设是入侵者活动异常于正常主体的活动。根据这一理念建立主体正常活动的“活动简档”，将当前主体的活动状况与“活动简档”相比较，当违反其统计规律时，认为该活动可能是“入侵”行为。异常检测的难题在于如何建立“活动简档”以及如何设计统计算法，从而不把正常的操作作为“入侵”或忽略真正的“入侵”行为。
　　2、误用入侵检测技术
　　又称为基于知识的检测。其基本前提是：假定所有可能的入侵行为都能被识别和表示。首先，代写留学生论文对已知的攻击方法进行攻击签名(攻击签名是指用一种特定的方式来表示已知的攻击模式)表示，然后根据已经定义好的攻击签名，通过判断这些攻击签名是否出现来判断入侵行为的发生与否。这种方法是依据是否出现攻击签名来判断入侵行为，是一种直接的方法。
　　常用的具体方法有：基于条件概率误用入侵检测方法、基于专家系统误用入侵检测方法、基于状态迁移分析误用入侵检测方法、基于键盘监控误用入侵检测方法、基于模型误用入侵检测方法。误用检测的关键问题是攻击签名的正确表示。
　　误用检测是根据攻击签名来判断入侵的，根据对已知的攻击方法的了解，用特定的模式语言来表示这种攻击，使得攻击签名能够准确地表示入侵行为及其所有可能的变种，同时又不会把非入侵行为包含进来。由于多数入侵行为是利用系统的漏洞和应用程序的缺陷，因此，通过分析攻击过程的特征、条件、排列以及事件间的关系，就可具体描述入侵行为的迹象。这些迹象不仅对分析已经发生的入侵行为有帮助，而且对即将发生的入侵也有预警作用。
　　误用检测将收集到的信息与已知的攻击签名模式库进行比较，从中发现违背安全策略的行为。由于只需要收集相关的数据，这样系统的负担明显减少。该方法类似于病毒检测系统，其检测的准确率和效率都比较高。但是它也存在一些缺点。
　　二、入侵防御技术
　　传统的防火墙是实施访问控制策略的系统，通过对流经的网络流量进行检查，拦截不符合安全策略的数据包，拒绝明显可疑的网络流量，但仍然允许某些流量通过。防火墙只能对网络的第3层和第4层进行检查，不能检测第7层，且过滤技术不会针对每一字节进行检查，因而也就无法发现攻击活动，因此防火墙对于很多入侵攻击仍然无计可施。
　　入侵检测（IDS）技术通过监视网络或系统资源，寻找违反安全策略的行为或攻击迹象，并发出报警，但绝大多数入侵检测系统也是被动地，在攻击实际发生之前，它们往往无法预测先发出警报，整个攻击信息包有可能先于TCP重置信息包到达服务器，这时系统才会做出响应已经来不及了。
　　入侵防御系统一般采用ASIC、FPGA或NP（网络处理器）等硬件设计实现网络数据流的捕获，实现引擎综合特征检测、异常检测DoS检测、缓冲区包分析处理，能高效、准确地检测和预防已知、未知的攻击以及DoS攻击。
　　1、入侵防御协同技术
　　入侵检测系统(IDS，Intrusion Detection System)是近十多年发展起来的新一代安全防范技术，它通过对计算机网络或系统中的若干关键点收集信息并对其进行分析，从中发现是否有违反安全策略的行为和被攻击的迹象。IDS产品被认为是在防火墙之后的第二道安全防线在攻击检测、安全审计和监控等方面都发挥了重要的作用。但在入侵检测产品的使用过程中，暴露出了诸多的问题。特别是误报、漏报和对攻击行为缺乏实时响应等问题比较突出，并且严重影响了产品发挥实际的作用。Gartner在2003年一份研究报告中称入侵检测系统已经“死”了。Gartner认为IDS不能给网络带来附加的安全，反而会增加管理员的困扰，建议用户使用入侵防御系统(IPS，Intrusion Prevention System)来代替IDS。Gartner公司认为只有在线的或基于主机的攻击阻止(实时拦截)才是最有效的入侵防御系统。从功能上来看，IDS是一种并联在网络上的设备，它只能被动地检测网络遭到了何种攻击，它的阻断攻击能力非常有限，一般只能通过发送TCP reset包或联动防火墙来阻止攻击。而IPS则是一种主动的、积极的入侵防范、阻止系统，它部署在网络的进出口处，当它检测到攻击企图后，它会自动地将攻击包丢掉或采取措施将攻击源阻断。因此，从实用效果上来看，和IDS相比入侵防御系统IPS向前发展了一步，能够对网络起到较好的实时防护作用。设计协同防御体系模型如下图所示。

　　近年来，网络攻击的发展趋势是逐渐转向高层应用。根据Gartner的分析，目前对网络的攻击有70%以上是集中在应用层，并且这一数字呈上升趋势。应用层的攻击有可能会造成非常严重的后果，比如用户帐号丢失和公司机密泄漏等。因此，对具体应用的有效保护就显得越发重要。从检测方法上看，IPS与IDS都是基于模式匹配、协议分析以及异常流量统计等技术。这些检测技术的特点是主要针对已知的攻击类型，进行基于攻击特征串的匹配。但对于应用层的攻击，通常是利用特定的应用程序的漏洞，无论是IDS还是IPS都无法通过现有的检测技术进行防范。
　　为了解决日益突出的应用层防护问题，继入侵防御系统IPS之后，应用入侵防护系统(AIP，Application Intrusion Prevention)逐渐成为一个新的热点，并且正得到日益广泛的应用。
　　2、入侵防御协议设计
　　对应用层的防范通常比内网防范难度要更大，因为这些应用要允许外部的访问。防火墙的访问控制策略中必须开放应用服务对应的端口，如web的80端口。这样，黑客通过这些端口发起攻击时防火墙无法进行识别控制。入侵检测和入侵防御系统并不是针对应用协议进行设计，所以同样无法检测对相应协议漏洞的攻击。而应用入侵防护系统则能够弥补防火墙和入侵检测系统的不足，对特定应用进行有效保护。
　　所谓应用入侵防护系统AIP，是用来保护特定应用服务(如web和数据库等应用)的网络设备，通常部署在应用服务器之前，通过AIP系统安全策略的控制来防止基于应用协议漏洞和设计缺陷的恶意攻击。
　　在对应用层的攻击中，大部分时通过HTTP协议(80端口)进行。在国外权威机构的一次网络安全评估过程中发现，97%的web站点存在一定应用协议问题。虽然这些站点通过部署防火墙在网络层以下进行了很好的防范，但其应用层的漏洞仍可被利用进而受到入侵和攻击。因此对于web等应用协议，应用入侵防护系统AIP应用比较广泛。通过制订合理的安全策略，AIP能够对以下类型的web攻击进行有效防范：
　　恶意脚本
　　Cookie投毒
　　隐藏域修改
　　缓存溢出
　　参数篡改强制浏览Sql插入已知漏洞攻击应用入侵防护技术近两年刚刚出现，但发展迅速。Yankee Group预测在未来的五年里，AIP将和防火墙，入侵检测和反病毒等安全技术一起，成为网络安全整体解决方案的一个重要组成部分。
　　千兆解决方案应用入侵防护产品在保护企业业务流程和相关数据方面发挥着日益重要的作用，同时随着网络带宽的不断增加，只有在适合千兆环境应用的高性能产品才能够满足大型网络的需要。
　　传统的软件形式的应用入侵防护产品受性能的限制，只能应用在中小型网络中；基于x86架构的硬件产品无法达到千兆流量的要求；近年来，网络处理器(NP)在千兆环境中得到了日益广泛的应用，但NP的优势主要在于网络层以下的包处理上，若进行内容处理则会导致性能的下降。通过高性能内容处理芯片和网络处理芯片相结合形式，为千兆应用入侵防护产品提供了由于的解决方案。其设计特点是采用不同的处理器实现各自独立的功能，由网络处理芯片实现网络层和传输层以下的协议栈处理，通过高速内容处理芯片进行应用层的协议分析和内容检查。从而实现了千兆流量线速转发和高速内容处理的完美结合，真正能够为用户提供千兆高性能的应用防护解决方案。在上面系统框架中，包处理引擎收到数据包后，首先由网络处理器进行传输层以下的协议栈处理，并将数据包还原成数据流。接下来由内容处理器对数据流进行应用协议处理，根据控制器设定的安全策略对各种应用攻击进行检测和过滤。只有符合安全策略要求的数据流才会被发送到服务器，攻击包则被丢弃。
　　在高性能的千兆解决方案中，能够实现网络层到应用层的多层次立体防护体系。对于面向大型web应用，产品通过多种功能的集成实现有效的应用防护：
　　Web应用入侵防护。通过系统内置的网络内容处理芯片，对web请求和回应流量进行细致的分析。根据内置的规则及启发式的安全策略，有效防范各种针对web应用的攻击行为。DOS攻击的防护。系统通过网络处理芯片，对Synflood、Icmpflood、Upflood、PinfOfDeath、Smurf、Ping Sweep等网络层的拒绝服务攻击进行过滤的防范，有效保护服务器。访问控制。通过硬件的ACL匹配算法，系统能够在实现线速转发的同时对数据包进行实时的访问控制。
　　在网络安全越来越受到重视的今天，入侵防御系统有着一般普通防火墙和入侵检测无所不具有的优越性，越来越引起人们关注，它必将成为网络安全中的一个亮点。