Файл: Системы обнаружения атак или вторжений (Компьютерные атаки и технологии их обнаружения).pdf

Введение

Задача IDS (Intrusion Detection System) состоит в обнаружении и регистрации атак, а также оповещении при срабатывании определенного правила. В зависимости от типа, IDS умеют выявлять различные виды сетевых атак, обнаруживать попытки неавторизованного доступа или повышения привилегий, появление вредоносного ПО, отслеживать открытие нового порта и т.д. В отличие от межсетевого экрана, контролирующего только параметры сессии (IP, номер порта и состояние связей), IDS «заглядывает» внутрь пакета (до седьмого уровня OSI), анализируя передаваемые данные.

В связи с увеличением объемов информации, циркулирующих в локальных вычислительных сетях (далее по тексту - ЛВС) и расширением спектра задач, решаемых с помощью информационных систем (далее по тексту - ИС), возникает проблема, связанная с ростом числа угроз и повышением уязвимости информационных ресурсов. Это обусловлено действием таких факторов, как: расширение спектра задач, решаемых ИС; повышение сложности алгоритмов обработки информации; увеличение объемов обрабатываемой информации; усложнение программных и аппаратных компонентов ЛВС, и соответственно - повышение вероятности наличия ошибок и уязвимостей; повышение агрессивности внешних источников данных (глобальных сетей); появление новых видов угроз.

В связи с увеличением объемов информации, циркулирующих в ЛВС и расширением спектра задач, решаемых с помощью ИС, возникает проблема, связанная с ростом числа угроз и повышением уязвимости информационных ресурсов. Это обусловлено действием таких факторов, как: расширение спектра задач, решаемых ИС; повышение сложности алгоритмов обработки информации; увеличение объемов обрабатываемой информации; усложнение программных и аппаратных компонентов ЛВС, и соответственно - повышение вероятности наличия ошибок и уязвимостей; повышение агрессивности внешних источников данных (глобальных сетей); появление новых видов угроз.

Необходимо учитывать, что конкурентоспособность предприятий, размер получаемого ими дохода, их положение на рынке существенно зависят от корректности функционирования их информационной инфраструктуры, целостности основных информационных ресурсов, защищенности конфиденциальной информации от несанкционированного доступа. Исходя из этого, возрастают требования к системам защиты ЛВС, которые должны обеспечивать не только пассивное блокирование несанкционированного доступа к внутренним ресурсам сети предприятия из внешних сетей, но и осуществлять обнаружение успешных атак, анализировать причины возникновения угроз информационной безопасности и, по мере возможности, устранять их в автоматическом режиме.

Основная часть

Компьютерные атаки и технологии их обнаружения

До сих пор нет точного определения термина "атака" (вторжение, нападение). Каждый специалист в области безопасности трактует его по-своему. Наиболее правильным и полным я считаю следующее определение.

Атакой на информационную систему называются преднамеренные действия злоумышленника, использующие уязвимости информационной системы и приводящие к нарушению доступности, целостности и конфиденциальности обрабатываемой информации.

На сегодняшний день считается неизвестным, сколько существует методов атак. Говорят о том, что до сих пор отсутствуют какие-либо серьезные математические исследования в этой области. Но еще в 1996 году Фред Коэн описал математические основы вирусной технологии. В этой работе доказано, что число вирусов бесконечно. Очевидно, что и число атак бесконечно, поскольку вирусы - это подмножество множества атак.

Можно выделить следующие этапы реализации атаки:

• предварительные действия перед атакой или "сбор информации"
• реализация атаки
• завершение атаки

Первый этап атаки

Первый этап реализации атак - это сбор информации об атакуемой системе или узле. Он включает такие действия как определение сетевой топологии, типа и версии операционной системы атакуемого узла, а также доступных сетевых и иных сервисов и т.п. Эти действия реализуются различными методами.

Второй этап атаки

С этого момента начинается попытка доступа к атакуемому узлу. При этом доступ может быть как непосредственный, т.е. проникновение на узел, так и опосредованный, например, при реализации атаки типа "отказ в обслуживании". Реализация атак в случае непосредственного доступа также может быть разделена на два этапа:

• проникновение
• установление контроля

Третий этап атаки

Этапом завершения атаки является "заметание следов" со стороны злоумышленника. Обычно это реализуется путем удаления соответствующих записей из журналов регистрации узла и других действий, возвращающих атакованную систему в исходное, "предатакованное" состояние.

Цель любой IDS состоит в том, что бы обнаружить атаку с наименьшими ошибками. При этом объект атаки (жертва) обычно хочет получить ответ на следующие вопросы.

• Что случилось с моей системой?
• Что подверглось нападению, и насколько опасна атака?
• Кто злоумышленник?
• Когда атака началась и откуда?
• Как и почему произошло вторжение?

Злоумышленник, в свою очередь, как правило, пытается узнать следующее.

• Что представляет собой цель атаки?
• Есть ли уязвимости и какие?
• Какой вред можно нанести?
• Какие эксплойты или средства проникновения имеются?
• Есть ли риск быть раскрытым?

Типы IDS

В первую очередь в IDS используются различные способы определения несанкционированной активности. Хорошо известны проблемы, связанные с атаками через межсетевой экран (брандмауэр). Межсетевой экран разрешает или запрещает доступ к определенным сервисам (портам), но не проверяет поток информации, проходящий через открытый порт. IDS, в свою очередь, пытается обнаружить атаку на систему или на сеть в целом и предупредить об этом администратора безопасности, в то время как атакующий полагает, что он остался незамеченным.

Здесь можно провести аналогию с защитой дома от воров. Закрытые на замок двери и окна - это межсетевой экран. А сигнализация для оповещения о взломе соответствует IDS.

Для классификации IDS существуют различные способы. Так, по способу реагирования различают пассивные и активные IDS. Пассивные просто фиксируют факт атаки, записывают данные в файл журнала и выдают предупреждения. Активные IDS пытаются противодействовать атаке, например, переконфигурируя межсетевой экран или генерируя списки доступа маршрутизатора. Продолжая аналогию, можно сказать, что если сигнализация в доме включает звуковую сирену для отпугивания вора - это аналог активной IDS, а если подает сигнал в милицию - это соответствует пассивной IDS.

По способу выявления атаки различают системы signature-based и anomaly-based. Первый тип основан на сравнении информации с предустановленной базой сигнатур атак. В свою очередь, можно классифицировать атаки по типу (например, Ping-of-Death, Smurf). Однако системы данного типа не могут отлавливать новые, неизвестные виды атак. Второй тип основан на контроле частоты событий или обнаружении статистических аномалий. Такая система ориентирована на выявление новых типов атак. Однако недостаток ее - необходимость постоянного обучения. В примере с охраной дома аналогом такой более продвинутой системы IDS выступают соседи, которые знают, кто приходил к вам, внимательно смотрят за незнакомыми людьми и собирают информацию о нештатной ситуации на улице. Это соответствует типу anomalous IDS.

Наиболее популярна классификация по способу сбора информации об атаке: network-based, host-based, application-based. Система первого типа работает по типу сниффера, "прослушивая" трафик в сети и определяя возможные действия злоумышленников. Поиск атаки идет по принципу "от хоста до хоста". Работа таких систем до последнего времени была затруднена в сетях, где использовались коммутация, шифрование и высокоскоростные протоколы (более 100 Мбит/с). Но недавно появились решения компаний NetOptics (http://www.netoptics.com) и Finisar (http://www.finisar.com) для работы в коммутируемой среде, в частности, технологии SPAN-портов (Switched Port Analyzer) и Network Tap (Test Access Port). Network Tap (в виде отдельного устройства или встроенного в коммутатор блока) позволяет проводить мониторинг всего трафика на коммутаторе. В то же время фирмы Cisco и ISS добились определенных успехов в реализации таких систем в высокоскоростных сетях.

Системы второго типа, host-based, предназначены для мониторинга, детектирования и реагирования на действия злоумышленников на определенном хосте. Система, располагаясь на защищаемом хосте, проверяет и выявляет направленные против него действия.

Третий тип IDS, application-based, основан на поиске проблем в определенном приложении. Существуют также гибридные IDS, представляющие собой комбинацию различных типов систем.

Работа современных IDS и различные виды атак

Общая схема функционирования IDS приведена на рисунке ниже. В последнее время появилось много публикаций о системах, называемых distributed IDS (далее по тексту - dIDS). dIDS состоит из множества IDS, которые расположены в различных участках большой сети и связаны между собой и с центральным управляющим сервером. Такая система усиливает защищенность корпоративной подсети благодаря централизации информации об атаке от различных IDS. dIDS состоит из следующих подсистем:

• центральный анализирующий сервер,
• агенты сети,
• сервер сбора информации об атаке.

Рисунок 1. Общая схема функционирования IDS

Центральный анализирующий сервер обычно состоит из базы данных и Web-сервера, что позволяет сохранять информацию об атаках и манипулировать данными с помощью удобного Web-интерфейса.

Агент сети - один из наиболее важных компонентов dIDS. Он представляет собой небольшую программу, цель которой - сообщать об атаке на центральный анализирующий сервер.

Сервер сбора информации об атаке - часть системы dIDS, логически базирующаяся на центральном анализирующем сервере. Сервер определяет параметры, по которым группируется информация, полученная от агентов сети. Группировка может осуществляться по следующим параметрам:

• IP-адресу атакующего;
• порту получателя;
• номеру агента;
• дате, времени;
• протоколу;
• типу атаки и т. д.

Несмотря на многочисленные упреки и сомнения в работоспособности IDS, пользователи уже широко применяют как коммерческие средства, так и свободно распространяемые. Разработчики оснащают свои продукты возможностями активного реагирования на атаку. Система не только определяет, но и пытается остановить атаку, а также может провести ответное нападение на атакующего. Наиболее распространенные типы активного реагирования - прерывание сессии и переконфигурирование межсетевого экрана.

Прерывание сессии наиболее популярно, потому что для этого не используются драйверы внешних устройств, таких, как межсетевой экран. В оба конца соединения, например, просто посылаются пакеты TCP RESET (с корректным номером sequence/acknowledgement). Однако уже существуют и описаны способы обхода такой защиты злоумышленниками (например, использование флага PUSH в пакете TCP/IP или использование трюка с current pointer).

Второй способ - переконфигурирование межсетевого экрана, позволяет злоумышленнику узнать о наличии экрана в системе. Посылая большой поток ping-пакетов на хост и видя, что через некоторое время доступ прекратился (ping не проходит), атакующий может сделать вывод, что IDS провела переконфигурацию межсетевого экрана, установив новые правила запрета ping на хост. Однако есть способы обойти и эту защиту. Один из них заключается в применении эксплойтов до переконфигурирования межсетевого экрана. Существует и более простой путь. Злоумышленник, атакуя сеть, может задавать в качестве адреса отправителя IP-адреса известных фирм (ipspoofing). В ответ на это механизм переконфигурирования межсетевого экрана исправно закрывает доступ на сайты этих компаний (к примеру, ebay.com, cnn.com, cert.gov, aol.com), после чего начинаются многочисленные звонки возмущенных пользователей в службу поддержки "закрытых" компаний, и администратор вынужден отключить данный механизм. Это очень напоминает отключение ночью автомобильной сигнализации, постоянные срабатывания которой не дают уснуть жителям окрестных домов. После этого машина становится намного доступнее для автомобильных воров.

Что могут и не могут системы IDS: