四项下一代入侵检测关键技术分析

入侵检测的研究可以追溯到JamesP.Anderson在1980年的工作，他首次提出了“威胁”等术语，这里所指的“威胁”与入侵的含义基本相同，将入侵尝试或威胁定义为：潜在的、有预谋的、未经授权的访问企图，致使系统不可靠或无法使用。1987年DorothyE. Denning首次给出一个入侵检测的抽象模型，并将入侵检测作为一个新的安全防御措施提出。1988年，Morris蠕虫事件加快了对入侵检测系统(IDS ：Intrusion Detection System)的开发研究。

在过去的20年里，网络技术在不断发展，攻击者水平在不断提高，攻击工具与攻击手法日趋复杂多样，特别是以黑客为代表的攻击者对网络的威胁日益突出，他们正不遗余力地与所有安全产品进行着斗争。攻击技术和手段的不断发展促使IDS等网络安全产品不断更新换代，使得IDS产品从一个简单机械的产品发展成为智能化的产品。

一、目前IDS存在的缺陷

入侵检测系统作为网络安全防护的重要手段，有很多地方值得我们进一步深入研究。目前的IDS还存在很多问题，有待于我们进一步完善。

1.高误警（误报）率

误警的传统定义是将良性流量误认为恶性的。广义上讲，误警还包括对IDS用户不关心事件的告警。因此，导致IDS产品高误警率的原因是IDS检测精度过低以及用户对误警概念的拓展。

2.产品适应能力低

传统的IDS产品在开发时没有考虑特定网络环境的需求，千篇一律。网络技术在发展，网络设备变得复杂化、多样化，这就需要入侵检测产品能动态调整，以适应不同环境的需求。

3.大型网络的管理问题

很多企业规模在不断扩大，对IDS产品的部署从单点发展到跨区域全球部署，这就将公司对产品管理的问题提上日程。首先，要确保新的产品体系结构能够支持数以百计的IDS传感器；其次，要能够处理传感器产生的告警事件；此外，还要解决攻击特征库的建立，配置以及更新问题。

4.缺少防御功能

检测，作为一种被动且功能有限的技术，缺乏主动防御功能。因此，需要在下一代IDS产品中嵌入防御功能，才能变被动为主动。

5.评价IDS产品没有统一标准

对入侵检测系统的评价目前还没有客观的标准，标准的不统一使得入侵检测系统之间不易互联。随着技术的发展和对新攻击识别的增加，入侵检测系统需要不断升级才能保证网络的安全性。

6.处理速度上的瓶颈

随着高速网络技术如ATM、千兆以太网等的相继出现，如何实现高速网络下的实时入侵检测是急需解决的问题。目前的百兆、千兆IDS产品的性能指标与实际要求还存在很大的差距。
二、下一代IDS系统采用的技术

为了降低误警率、合理部署多级传感器、有效控制跨区域的传感器，下一代入侵检测产品需要包含以下关键技术。

1.智能关联

智能关联是将企业相关系统的信息(如主机特征信息)与网络IDS检测结构相融合，从而减少误警。如系统的脆弱性信息需要包括特定的操作系统(OS)以及主机上运行的服务。当IDS使用智能关联时，它可以参考目标主机上存在的、与脆弱性相关的所有告警信息。如果目标主机不存在某个攻击可以利用的漏洞，IDS将抑制告警的产生。

智能关联包括主动关联和被动关联。主动关联是通过扫描确定主机漏洞；被动关联是借助操作系统的指纹识别技术，即通过分析IP、TCP报头信息识别主机上的操作系统。下面将详细介绍指纹识别技术。

(1)IDS有时会出现误报(主机系统本身并不存在某种漏洞，而IDS报告系统存在该漏洞)

造成这种现象的原因是当IDS检测系统是否受到基于某种漏洞的攻击时，没有考虑主机的脆弱性信息。以针对Windows操作系统的RPC攻击为例，当网络中存在RPC攻击时，即使该网络中只有基于Linux的机器，IDS也会产生告警，这就是一种误报现象。为了解决这个问题，需要给IDS提供一种基于主机信息的报警机制。因此新一代IDS产品利用被动指纹识别技术构造一个主机信息库，该技术通过对TCP、IP报头中相关字段进行识别来确定操作系统(OS)类型。

(2)被动指纹识别技术的工作原理

被动指纹识别技术的实质是匹配分析法。匹配双方一个是来自源主机数据流中的TCP、IP报头信息，另一个是特征数据库中的目标主机信息，通过将两者做匹配来识别源主机发送的数据流中是否含有恶意信息。通常比较的报头信息包括窗口大小(Windowsize)、数据报存活期(TTL)、DF(don'tfragment)标志以及数据报长(Totallength)。

窗口大小(wsize)指输入数据缓冲区大小，它在TCP会话的初始阶段由OS设定。多数UNIX操作系统在TCP会话期间不改变它的值，而在Windows操作系统中有可能改变。

数据报存活期指数据报在被丢弃前经过的跳数(hop)；不同的TTL值代表不同的OS，TTL=64，OS=UNIX；TTL=12，OS=Windows。

DF字段通常设为默认值，而OpenBSD不对它进行设置。

数据报长是IP报头和负载(Payload)长度之和。在SYN和SYNACK数据报中，不同的数据报长代表不同的操作系统，60代表Linux、44代表Solaris、48代表Windows2000。

IDS将上述参数合理组合作为主机特征库中的特征(称为指纹)来识别不同的操作系统。如TTL=64，初步判断OS=Linux/OpenBSD；如果再给定wsize的值就可以区分是Linux还是OpenBSD。因此，(TTL，wsize)就可以作为特征库中的一个特征信息。

(3)被动指纹识别技术工作流程

具有指纹识别技术的IDS系统通过收集目标主机信息，判断主机是否易受到针对某种漏洞的攻击，从而降低误报率。它的工作流程如图1所示。

<1>指纹识别引擎检查SYN报头，提取特定标识符；

<2>从特征库中提取目标主机上的操作系统信息；

<3>更新主机信息表；

<4>传感器检测到带有恶意信息的数据报，在发出警告前先与主机信息表中的内容进行比较；

<5>传感器发现该恶意数据报是针对Windows服务器的，而目标主机是Linux服务器，所以IDS将抑制该告警的产生。

图1 被动指纹识别技术工作流程

因此，当IDS检测到攻击数据包时，首先查看主机信息表，判断目标主机是否存在该攻击可利用的漏洞；如果不存在该漏洞，IDS将抑制告警的产生，但要记录关于该漏洞的告警信息作为追究法律责任的证据。这种做法能够使安全管理员专心处理由于系统漏洞产生的告警。一些IDS经销商已经把OS指纹识别的概念扩展到应用程序指纹识别，甚至到更广泛的用途上。

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