時(shí)間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)
隨著網(wǎng)絡(luò)入侵事件的不斷增加和黑客攻擊水平的不斷提高，一方面企業(yè)網(wǎng)絡(luò)感染病毒、遭受攻擊的速度日益加快，另一方面企業(yè)網(wǎng)絡(luò)受到攻擊作出響應(yīng)的時(shí)間卻越來越滯后。解決這一矛盾，傳統(tǒng)的防火墻或入侵檢測技術(shù)(IDS)顯得力不從心，這就需要引入一種全新的技術(shù)-入侵防護(hù)（Intrusion Prevention System，IPS）。
IPS的原理
防火墻是實(shí)施訪問控制策略的系統(tǒng)，對(duì)流經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行檢查，攔截不符合安全策略的數(shù)據(jù)包。入侵檢測技術(shù)(IDS)通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)資源，尋找違反安全策略的行為或攻擊跡象，并發(fā)出報(bào)警。傳統(tǒng)的防火墻旨在拒絕那些明顯可疑的網(wǎng)絡(luò)流量，但仍然允許某些流量通過，因此防火墻對(duì)于很多入侵攻擊仍然無計(jì)可施。絕大多數(shù) IDS 系統(tǒng)都是被動(dòng)的，而不是主動(dòng)的。也就是說，在攻擊實(shí)際發(fā)生之前，它們往往無法預(yù)先發(fā)出警報(bào)。而入侵防護(hù)系統(tǒng) (IPS) 則傾向于提供主動(dòng)防護(hù)，其設(shè)計(jì)宗旨是預(yù)先對(duì)入侵活動(dòng)和攻擊性網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行攔截，避免其造成損失，而不是簡單地在惡意流量傳送時(shí)或傳送后才發(fā)出警報(bào)。IPS 是通過直接嵌入到網(wǎng)絡(luò)流量中實(shí)現(xiàn)這一功能的，即通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口接收來自外部系統(tǒng)的流量，經(jīng)過檢查確認(rèn)其中不包含異?；顒?dòng)或可疑內(nèi)容后，再通過另外一個(gè)端口將它傳送到內(nèi)部系統(tǒng)中。這樣一來，有問題的數(shù)據(jù)包，以及所有來自同一數(shù)據(jù)流的后續(xù)數(shù)據(jù)包，都能在 IPS 設(shè)備中被清除掉。
IPS實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢查和阻止入侵的原理在于IPS擁有數(shù)目眾多的過濾器，能夠防止各種攻擊。當(dāng)新的攻擊手段被發(fā)現(xiàn)之后，IPS就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的過濾器。IPS數(shù)據(jù)包處理引擎是專業(yè)化定制的集成電路，可以深層檢查數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。如果有攻擊者利用Layer 2 （介質(zhì)訪問控制）至Layer 7（應(yīng)用）的漏洞發(fā)起攻擊，IPS能夠從數(shù)據(jù)流中檢查出這些攻擊并加以阻止。傳統(tǒng)的防火墻只能對(duì)Layer 3或Layer 4進(jìn)行檢查，不能檢測應(yīng)用層的內(nèi)容。防火墻的包過濾技術(shù)不會(huì)針對(duì)每一字節(jié)進(jìn)行檢查，因而也就無法發(fā)現(xiàn)攻擊活動(dòng)，而IPS可以做到逐一字節(jié)地檢查數(shù)據(jù)包。所有流經(jīng)IPS的數(shù)據(jù)包都被分類，分類的依據(jù)是數(shù)據(jù)包中的報(bào)頭信息，如源IP地址和目的IP地址、端口號(hào)和應(yīng)用域。每種過濾器負(fù)責(zé)分析相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包。通過檢查的數(shù)據(jù)包可以繼續(xù)前進(jìn)，包含惡意內(nèi)容的數(shù)據(jù)包就會(huì)被丟棄，被懷疑的數(shù)據(jù)包需要接受進(jìn)一步的檢查。
針對(duì)不同的攻擊行為，IPS需要不同的過濾器。每種過濾器都設(shè)有相應(yīng)的過濾規(guī)則，為了確保準(zhǔn)確性，這些規(guī)則的定義非常廣泛。在對(duì)傳輸內(nèi)容進(jìn)行分類時(shí)，過濾引擎還需要參照數(shù)據(jù)包的信息參數(shù)，并將其解析至一個(gè)有意義的域中進(jìn)行上下文分析，以提高過濾準(zhǔn)確性。
過濾器引擎集合了流水和大規(guī)模并行處理硬件，能夠同時(shí)執(zhí)行數(shù)千次的數(shù)據(jù)包過濾檢查。并行過濾處理可以確保數(shù)據(jù)包能夠不間斷地快速通過系統(tǒng)，不會(huì)對(duì)速度造成影響。這種硬件加速技術(shù)對(duì)于IPS具有重要意義，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的軟件解決方案必須串行進(jìn)行過濾檢查，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能大打折扣。
IPS的種類
基于主機(jī)的入侵防護(hù)(HIPS)
HIPS通過在主機(jī)/服務(wù)器上安裝軟件代理程序，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊入侵操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序?；谥鳈C(jī)的入侵防護(hù)能夠保護(hù)服務(wù)器的安全弱點(diǎn)不被不法分子所利用。Cisco公司的Okena、NAI公司的McAfee Entercept、冠群金辰的龍淵服務(wù)器核心防護(hù)都屬于這類產(chǎn)品，因此它們在防范紅色代碼和Nimda的攻擊中，起到了很好的防護(hù)作用?；谥鳈C(jī)的入侵防護(hù)技術(shù)可以根據(jù)自定義的安全策略以及分析學(xué)習(xí)機(jī)制來阻斷對(duì)服務(wù)器、主機(jī)發(fā)起的惡意入侵。HIPS可以阻斷緩沖區(qū)溢出、改變登錄口令、改寫動(dòng)態(tài)鏈接庫以及其他試圖從操作系統(tǒng)奪取控制權(quán)的入侵行為，整體提升主機(jī)的安全水平。
在技術(shù)上，HIPS采用獨(dú)特的服務(wù)器保護(hù)途徑，利用由包過濾、狀態(tài)包檢測和實(shí)時(shí)入侵檢測組成分層防護(hù)體系。這種體系能夠在提供合理吞吐率的前提下，最大限度地保護(hù)服務(wù)器的敏感內(nèi)容，既可以以軟件形式嵌入到應(yīng)用程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的調(diào)用當(dāng)中，通過攔截針對(duì)操作系統(tǒng)的可疑調(diào)用，提供對(duì)主機(jī)的安全防護(hù)；也可以以更改操作系統(tǒng)內(nèi)核程序的方式，提供比操作系統(tǒng)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩刂茩C(jī)制。
由于HIPS工作在受保護(hù)的主機(jī)/服務(wù)器上，它不但能夠利用特征和行為規(guī)則檢測，阻止諸如緩沖區(qū)溢出之類的已知攻擊，還能夠防范未知攻擊，防止針對(duì)Web頁面、應(yīng)用和資源的未授權(quán)的任何非法訪問。HIPS與具體的主機(jī)/服務(wù)器操作系統(tǒng)平臺(tái)緊密相關(guān)，不同的平臺(tái)需要不同的軟件代理程序。
基于網(wǎng)絡(luò)的入侵防護(hù)(NIPS)
NIPS通過檢測流經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)流量，提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全保護(hù)。由于它采用在線連接方式，所以一旦辨識(shí)出入侵行為，NIPS就可以去除整個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)話，而不僅僅是復(fù)位會(huì)話。同樣由于實(shí)時(shí)在線，NIPS需要具備很高的性能，以免成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，因此NIPS通常被設(shè)計(jì)成類似于交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供線速吞吐速率以及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口。
NIPS必須基于特定的硬件平臺(tái)，才能實(shí)現(xiàn)千兆級(jí)網(wǎng)絡(luò)流量的深度數(shù)據(jù)包檢測和阻斷功能。這種特定的硬件平臺(tái)通?？梢苑譃槿悾阂活愂蔷W(wǎng)絡(luò)處理器（網(wǎng)絡(luò)芯片），一類是專用的FPGA編程芯片，第三類是專用的ASIC芯片。
在技術(shù)上，NIPS吸取了目前NIDS所有的成熟技術(shù)，包括特征匹配、協(xié)議分析和異常檢測。特征匹配是最廣泛應(yīng)用的技術(shù)，具有準(zhǔn)確率高、速度快的特點(diǎn)。基于狀態(tài)的特征匹配不但檢測攻擊行為的特征，還要檢查當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話狀態(tài)，避免受到欺騙攻擊。
協(xié)議分析是一種較新的入侵檢測技術(shù)，它充分利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的高度有序性，并結(jié)合高速數(shù)據(jù)包捕捉和協(xié)議分析，來快速檢測某種攻擊特征。協(xié)議分析正在逐漸進(jìn)入成熟應(yīng)用階段。協(xié)議分析能夠理解不同協(xié)議的工作原理，以此分析這些協(xié)議的數(shù)據(jù)包，來尋找可疑或不正常的訪問行為。協(xié)議分析不僅僅基于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（如RFC），還基于協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)楹芏鄥f(xié)議的實(shí)現(xiàn)偏離了協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。通過協(xié)議分析，IPS能夠針對(duì)插入（Insertion）與規(guī)避（Evasion）攻擊進(jìn)行檢測。異常檢測的誤報(bào)率比較高，NIPS不將其作為主要技術(shù)。
應(yīng)用入侵防護(hù)（AIP）
NIPS產(chǎn)品有一個(gè)特例，即應(yīng)用入侵防護(hù)（Application Intrusion Prevention ，AIP），它把基于主機(jī)的入侵防護(hù)擴(kuò)展成為位于應(yīng)用服務(wù)器之前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。AIP被設(shè)計(jì)成一種高性能的設(shè)備，配置在應(yīng)用數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)鏈路上，以確保用戶遵守設(shè)定好的安全策略，保護(hù)服務(wù)器的安全。NIPS工作在網(wǎng)絡(luò)上，直接對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢測和阻斷，與具體的主機(jī)/服務(wù)器操作系統(tǒng)平臺(tái)無關(guān)。
NIPS的實(shí)時(shí)檢測與阻斷功能很有可能出現(xiàn)在未來的交換機(jī)上。隨著處理器性能的提高，每一層次的交換機(jī)都有可能集成入侵防護(hù)功能。
IPS技術(shù)特征
嵌入式運(yùn)行：只有以嵌入模式運(yùn)行的 IPS 設(shè)備才能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的安全防護(hù)，實(shí)時(shí)阻攔所有可疑的數(shù)據(jù)包，并對(duì)該數(shù)據(jù)流的剩余部分進(jìn)行攔截。
深入分析和控制：IPS必須具有深入分析能力，以確定哪些惡意流量已經(jīng)被攔截，根據(jù)攻擊類型、策略等來確定哪些流量應(yīng)該被攔截。
入侵特征庫：高質(zhì)量的入侵特征庫是IPS高效運(yùn)行的必要條件，IPS還應(yīng)該定期升級(jí)入侵特征庫，并快速應(yīng)用到所有傳感器。
高效處理能力：IPS必須具有高效處理數(shù)據(jù)包的能力，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的影響保持在最低水平。
IPS面臨的挑戰(zhàn)
IPS 技術(shù)需要面對(duì)很多挑戰(zhàn)，其中主要有三點(diǎn)：一是單點(diǎn)故障，二是性能瓶頸，三是誤報(bào)和漏報(bào)。設(shè)計(jì)要求IPS必須以嵌入模式工作在網(wǎng)絡(luò)中，而這就可能造成瓶頸問題或單點(diǎn)故障。如果IDS 出現(xiàn)故障，最壞的情況也就是造成某些攻擊無法被檢測到，而嵌入式的IPS設(shè)備出現(xiàn)問題，就會(huì)嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果IPS出現(xiàn)故障而關(guān)閉，用戶就會(huì)面對(duì)一個(gè)由IPS造成的拒絕服務(wù)問題，所有客戶都將無法訪問企業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供的應(yīng)用。
即使 IPS 設(shè)備不出現(xiàn)故障，它仍然是一個(gè)潛在的網(wǎng)絡(luò)瓶頸，不僅會(huì)增加滯后時(shí)間，而且會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的效率，IPS必須與數(shù)千兆或者更大容量的網(wǎng)絡(luò)流量保持同步，尤其是當(dāng)加載了數(shù)量龐大的檢測特征庫時(shí)，設(shè)計(jì)不夠完善的 IPS 嵌入設(shè)備無法支持這種響應(yīng)速度。絕大多數(shù)高端 IPS 產(chǎn)品供應(yīng)商都通過使用自定義硬件（FPGA、網(wǎng)絡(luò)處理器和ASIC芯片）來提高IPS的運(yùn)行效率。
誤報(bào)率和漏報(bào)率也需要IPS認(rèn)真面對(duì)。在繁忙的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，如果以每秒需要處理十條警報(bào)信息來計(jì)算，IPS每小時(shí)至少需要處理 36,000 條警報(bào)，一天就是 864,000 條。一旦生成了警報(bào)，最基本的要求就是IPS能夠?qū)瘓?bào)進(jìn)行有效處理。如果入侵特征編寫得不是十分完善，那么"誤報(bào)"就有了可乘之機(jī)，導(dǎo)致合法流量也有可能被意外攔截。對(duì)于實(shí)時(shí)在線的IPS來說，一旦攔截了"攻擊性"數(shù)據(jù)包，就會(huì)對(duì)來自可疑攻擊者的所有數(shù)據(jù)流進(jìn)行攔截。如果觸發(fā)了誤報(bào)警報(bào)的流量恰好是某個(gè)客戶訂單的一部分，其結(jié)果可想而知，這個(gè)客戶整個(gè)會(huì)話就會(huì)被關(guān)閉，而且此后該客戶所有重新連接到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的合法訪問都會(huì)被"盡職盡責(zé)"的IPS攔截。
IPS廠商采用各種方式加以解決。一是綜合采用多種檢測技術(shù)，二是采用專用硬件加速系統(tǒng)來提高IPS的運(yùn)行效率。盡管如此，為了避免IPS重蹈IDS覆轍，廠商對(duì)IPS的態(tài)度還是十分謹(jǐn)慎的。例如，NAI提供的基于網(wǎng)絡(luò)的入侵防護(hù)設(shè)備提供多種接入模式，其中包括旁路接入方式，在這種模式下運(yùn)行的IPS實(shí)際上就是一臺(tái)純粹的IDS設(shè)備，NAI希望提供可選擇的接入方式來幫助用戶實(shí)現(xiàn)從旁路監(jiān)聽向?qū)崟r(shí)阻止攻擊的自然過渡。
IPS的不足并不會(huì)成為阻止人們使用IPS的理由，因?yàn)榘踩δ艿娜诤鲜谴髣菟?，入侵防護(hù)順應(yīng)了這一潮流。對(duì)于用戶而言，在廠商提供技術(shù)支持的條件下，有選擇地采用IPS，仍不失為一種應(yīng)對(duì)攻擊的理想選擇。
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