根据CIDF规范,我们从功能上将入侵检测系统划分为四个基本部分:数据采集子系统、数据分析子系统、控制台子系统、数据库管理子系统。
具体实现起来,一般都将数据采集子系统(又称探测器)和数据分析子系统在Linux或Unix平台上实现,我们称之为数据采集分析中心;将控制台子系统在Windows NT或2000上实现,数据库管理子系统基于Access或其他功能更强大的数据库,多跟控制台子系统结合在一起,我们称之为控制管理中心。本文以Linux和Windows NT平台为例介绍数据采集分析中心和控制管理中心的实现。
可以按照如下步骤构建一个基本的入侵检测系统。
第一步 获取Libpcap和Tcpdump
审计踪迹是IDS的数据来源,而数据采集机制是实现IDS的基础,否则,巧妇难为无米之炊,入侵检测就无从谈起。数据采集子系统位于IDS的最底层,其主要目的是从网络环境中获取事件,并向其他部分提供事件。目前比较流行的做法是:使用Libpcap和Tcpdump,将网卡置于“混杂”模式,捕获某个网段上所有的数据流。
Libpcap是Unix或Linux从内核捕获网络数据包的必备工具,它是独立于系统的API接口,为底层网络监控提供了一个可移植的框架,可用于网络统计收集、安全监控、网络调试等应用。
Tcpdump是用于网络监控的工具,可能是Unix上最著名的Sniffer了,它的实现基于Libpcap接口,通过应用布尔表达式打印数据包首部,具体执行过滤转换、包获取和包显示等功能。Tcpdump可以帮助我们描述系统的正常行为,并最终识别出那些不正常的行为,当然,它只是有益于收集关于某网段上的数据流(网络流类型、连接等)信息,至于分析网络活动是否正常,那是程序员和管理员所要做的工作。Libpcap和Tcpdump在网上广为流传,开发者可以到相关网站下载。
第二步 构建并配置探测器,实现数据采集功能
1. 应根据自己网络的具体情况,选用合适的软件及硬件设备,如果你的网络数据流量很小,用一般的PC机安装Linux即可,如果所监控的网络流量非常大,则需要用一台性能较高的机器。
2. 在Linux服务器上开出一个日志分区,用于采集数据的存储。
3. 创建Libpcap库。从网上下载的通常都是Libpcap.tar.z的压缩包,所以,应先将其解压缩、解包,然后执行配置脚本,创建适合于自己系统环境的Makefile,再用Make命令创建Libpcap库。Libpcap安装完毕之后,将生成一个Libpcap库、三个include文件和一个Man页面(即用户手册)。
4. 创建Tcpdump。与创建Libpcap的过程一样,先将压缩包解压缩、解包到与Libpcap相同的父目录下,然后配置、安装Tcpdump。
如果配置、创建、安装等操作一切正常的话,到这里,系统已经能够收集到网络数据流了。至于如何使用Libpcap和Tcpdump,还需要参考相关的用户手册。
第三步 建立数据分析模块
网上有一些开放源代码的数据分析软件包,这给我们构建数据分析模块提供了一定的便利条件,但这些“免费的午餐”一般都有很大的局限性,要开发一个真正功能强大、实用的IDS,通常都需要开发者自己动手动脑设计数据分析模块,而这往往也是整个IDS的工作重点。
数据分析模块相当于IDS的大脑,它必须具备高度的“智慧”和“判断能力”。所以,在设计此模块之前,开发者需要对各种网络协议、系统漏洞、攻击手法、可疑行为等有一个很清晰、深入的研究,然后制订相应的安全规则库和安全策略,再分别建立滥用检测模型和异常检测模型,让机器模拟自己的分析过程,识别确知特征的攻击和异常行为,最后将分析结果形成报警消息,发送给控制管理中心。 设计数据分析模块的工作量浩大,并且,考虑到“道高一尺,魔高一丈”的黑客手法日益翻新,所以,这注定是一个没有终点的过程,需要不断地更新、升级、完善。在这里需要特别注意三个问题:
① 应优化检测模型和算法的设计,确保系统的执行效率;
② 安全规则的制订要充分考虑包容性和可扩展性,以提高系统的伸缩性;
③ 报警消息要遵循特定的标准格式,增强其共享与互操作能力,切忌随意制订消息格式的不规范做法。