Обнаружение вторжений: глубокий анализ сетевого трафика

В огромном взаимосвязанном цифровом ландшафте XXI века организации действуют на поле битвы, которое они часто не видят. Это поле битвы — их собственная сеть, а комбатанты — не солдаты, а потоки пакетов данных. Каждую секунду миллионы этих пакетов проходят через корпоративные сети, перенося все, от обычных электронных писем до конфиденциальной интеллектуальной собственности. Однако внутри этого потока данных злоумышленники стремятся использовать уязвимости, украсть информацию и нарушить операции. Как организации могут защитить себя от угроз, которые они не могут легко увидеть? Ответ кроется в освоении искусства и науки анализа сетевого трафика (NTA) для обнаружения вторжений.

Это всеобъемлющее руководство осветит основные принципы использования NTA в качестве основы для надежной системы обнаружения вторжений (IDS). Мы изучим фундаментальные методологии, критические источники данных и современные проблемы, с которыми сталкиваются специалисты по безопасности в глобальном, постоянно развивающемся ландшафте угроз.

Что такое система обнаружения вторжений (IDS)?

По своей сути, система обнаружения вторжений (IDS) — это инструмент безопасности — либо аппаратное устройство, либо программное приложение — которое отслеживает сетевую или системную активность на предмет вредоносных политик или нарушений политик. Думайте об этом как о цифровой сигнализации для вашей сети. Его основная функция — не останавливать атаку, а обнаруживать ее и поднимать тревогу, предоставляя группам безопасности критически важную информацию, необходимую для расследования и реагирования.

Важно отличать IDS от ее более активного аналога — системы предотвращения вторжений (IPS). В то время как IDS является пассивным инструментом мониторинга (он наблюдает и сообщает), IPS является активным встроенным инструментом, который может автоматически блокировать обнаруженные угрозы. Простая аналогия — камера видеонаблюдения (IDS) и защитные ворота, которые автоматически закрываются при обнаружении несанкционированного транспортного средства (IPS). Оба жизненно важны, но их роли различны. Этот пост посвящен аспекту обнаружения, который является основополагающей информацией, лежащей в основе любого эффективного ответа.

Центральная роль анализа сетевого трафика (NTA)

Если IDS — это система сигнализации, то анализ сетевого трафика — это сложная сенсорная технология, которая заставляет ее работать. NTA — это процесс перехвата, записи и анализа закономерностей сетевой связи для обнаружения угроз безопасности и реагирования на них. Проверяя пакеты данных, которые проходят через сеть, аналитики по безопасности могут выявлять подозрительные действия, которые могут указывать на текущую атаку.

Это основная истина кибербезопасности. Хотя журналы с отдельных серверов или конечных точек ценны, они могут быть подделаны или отключены опытным противником. Однако сетевой трафик гораздо сложнее подделать или скрыть. Чтобы связаться с целью или извлечь данные, злоумышленник должен отправлять пакеты по сети. Анализируя этот трафик, вы напрямую наблюдаете за действиями злоумышленника, как детектив, подслушивающий телефонную линию подозреваемого, а не просто читающий его тщательно составленный дневник.

Основные методологии анализа сетевого трафика для IDS

Не существует единой волшебной таблетки для анализа сетевого трафика. Вместо этого зрелая IDS использует несколько дополнительных методологий для достижения углубленной защиты.

1. Обнаружение на основе сигнатур: выявление известных угроз

Обнаружение на основе сигнатур — наиболее традиционный и широко понятный метод. Он работает путем ведения обширной базы данных уникальных шаблонов или «сигнатур», связанных с известными угрозами.

• Как это работает: IDS проверяет каждый пакет или поток пакетов, сравнивая его содержимое и структуру с базой данных сигнатур. Если найдено совпадение — например, определенная строка кода, используемая в известном вредоносном ПО, или определенная команда, используемая в SQL-инъекции, — срабатывает оповещение.
• Плюсы: Он исключительно точен в обнаружении известных угроз с очень низким уровнем ложных срабатываний. Когда он что-то помечает, существует высокая степень уверенности в том, что это вредоносно.
• Минусы: Его самая большая сила также является его самой большой слабостью. Он совершенно слеп к новым атакам нулевого дня, для которых не существует сигнатуры. Для сохранения эффективности требуются постоянные своевременные обновления от поставщиков средств безопасности.
• Глобальный пример: Когда вирус-вымогатель WannaCry распространился по всему миру в 2017 году, системы на основе сигнатур были быстро обновлены для обнаружения конкретных сетевых пакетов, используемых для распространения вируса, что позволило организациям с обновленными системами эффективно его заблокировать.

2. Обнаружение на основе аномалий: охота за неизвестными неизвестными

Там, где обнаружение на основе сигнатур ищет известную негодность, обнаружение на основе аномалий фокусируется на выявлении отклонений от установленной нормальности. Этот подход имеет решающее значение для выявления новых и сложных атак.

• Как это работает: Сначала система тратит время на изучение нормального поведения сети, создавая статистическую базовую линию. Эта базовая линия включает в себя такие показатели, как типичные объемы трафика, используемые протоколы, какие серверы взаимодействуют друг с другом и время суток, когда происходят эти коммуникации. Любая активность, которая значительно отклоняется от этой базовой линии, помечается как потенциальная аномалия.
• Плюсы: Обладает мощной способностью обнаруживать ранее невиданные атаки нулевого дня. Поскольку он адаптирован к уникальному поведению конкретной сети, он может выявлять угрозы, которые пропустили бы общие сигнатуры.
• Минусы: Он может быть склонен к более высокому уровню ложных срабатываний. Законная, но необычная активность, такая как большое единовременное резервное копирование данных, может вызвать оповещение. Кроме того, если вредоносная активность присутствует во время начальной фазы обучения, она может быть ошибочно принята за «нормальную».
• Глобальный пример: Учетная запись сотрудника, которая обычно работает из одного офиса в Европе в рабочее время, внезапно начинает получать доступ к конфиденциальным серверам с IP-адреса на другом континенте в 3:00 ночи. Обнаружение аномалий немедленно пометило бы это как отклонение от базовой линии с высоким риском, предполагающее скомпрометированную учетную запись.

3. Анализ протоколов с отслеживанием состояния: понимание контекста разговора

Этот расширенный метод выходит за рамки проверки отдельных пакетов в изоляции. Он фокусируется на понимании контекста сеанса связи путем отслеживания состояния сетевых протоколов.

• Как это работает: Система анализирует последовательности пакетов, чтобы убедиться, что они соответствуют установленным стандартам для данного протокола (например, TCP, HTTP или DNS). Он понимает, как выглядит законное подтверждение TCP, или как должен функционировать правильный запрос и ответ DNS.
• Плюсы: Он может обнаруживать атаки, которые злоупотребляют или манипулируют поведением протокола тонкими способами, которые могут не вызвать определенную сигнатуру. Сюда входят такие методы, как сканирование портов, атаки с фрагментированными пакетами и некоторые формы отказа в обслуживании.
• Минусы: Он может быть более требовательным к вычислительным ресурсам, чем более простые методы, требуя более мощного оборудования для работы с высокоскоростными сетями.
• Пример: Злоумышленник может отправить поток пакетов TCP SYN на сервер, так и не завершив подтверждение (атака SYN flood). Механизм анализа с отслеживанием состояния распознает это как неправомерное использование протокола TCP и вызовет оповещение, тогда как простой инспектор пакетов может рассматривать их как отдельные допустимые пакеты.

Ключевые источники данных для анализа сетевого трафика

Для выполнения этих анализов IDS необходим доступ к необработанным сетевым данным. Качество и тип этих данных напрямую влияют на эффективность системы. Существует три основных источника.

Полный захват пакетов (PCAP)

Это наиболее полный источник данных, включающий захват и хранение каждого пакета, проходящего через сегмент сети. Это главный источник истины для глубоких криминалистических исследований.

• Аналогия: Это как иметь видео- и аудиозапись высокого разрешения каждого разговора в здании.
• Сценарий использования: После предупреждения аналитик может вернуться к полным данным PCAP, чтобы восстановить всю последовательность атаки, точно увидеть, какие данные были извлечены, и понять методы злоумышленника в мельчайших деталях.
• Проблемы: Полный PCAP генерирует огромное количество данных, что делает хранение и долгосрочное хранение чрезвычайно дорогим и сложным. Это также вызывает серьезные проблемы с конфиденциальностью в регионах со строгими законами о защите данных, такими как GDPR, поскольку он захватывает все содержимое данных, включая конфиденциальную личную информацию.

NetFlow и его варианты (IPFIX, sFlow)

NetFlow — это сетевой протокол, разработанный Cisco для сбора информации о IP-трафике. Он не захватывает содержимое (полезную нагрузку) пакетов; вместо этого он захватывает высокоуровневые метаданные о потоках связи.

• Аналогия: Это как иметь счет за телефон вместо записи разговора. Вы знаете, кто кому звонил, когда они звонили, как долго они разговаривали и каким объемом данных они обменивались, но вы не знаете, что они сказали.
• Сценарий использования: Отлично подходит для обнаружения аномалий и высокоуровневой видимости в большой сети. Аналитик может быстро заметить рабочую станцию, внезапно связавшуюся с известным вредоносным сервером или передавшую необычно большой объем данных, без необходимости проверять само содержимое пакета.
• Проблемы: Отсутствие полезной нагрузки означает, что вы не можете определить конкретный характер угрозы только по данным потока. Вы можете видеть дым (аномальное соединение), но вы не всегда можете видеть огонь (конкретный код эксплойта).

Данные журналов с сетевых устройств

Журналы с таких устройств, как брандмауэры, прокси-серверы, DNS-серверы и брандмауэры веб-приложений, предоставляют важный контекст, дополняющий необработанные сетевые данные. Например, журнал брандмауэра может показывать, что соединение было заблокировано, журнал прокси-сервера может показывать конкретный URL-адрес, к которому пользователь пытался получить доступ, а журнал DNS может выявлять запросы к вредоносным доменам.

• Сценарий использования: Сопоставление данных сетевого потока с журналами прокси-сервера может обогатить расследование. Например, NetFlow показывает большую передачу данных с внутреннего сервера на внешний IP-адрес. Затем журнал прокси-сервера может показать, что эта передача была на не деловой веб-сайт обмена файлами с высоким риском, что обеспечивает немедленный контекст для аналитика по безопасности.

Современный центр управления безопасностью (SOC) и NTA

В современном SOC NTA — это не просто отдельная деятельность; это основной компонент более широкой экосистемы безопасности, часто воплощенный в категории инструментов, известной как обнаружение и реагирование на сети (NDR).

Инструменты и платформы

Ландшафт NTA включает в себя сочетание мощных инструментов с открытым исходным кодом и сложных коммерческих платформ:

• Открытый исходный код: Такие инструменты, как Snort и Suricata, являются отраслевыми стандартами для IDS на основе сигнатур. Zeek (ранее Bro) — это мощная платформа для анализа протоколов с отслеживанием состояния и создания подробных журналов транзакций из сетевого трафика.
• Коммерческие NDR: Эти платформы объединяют различные методы обнаружения (сигнатурный, аномальный, поведенческий) и часто используют искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML) для создания высокоточных поведенческих базовых линий, снижения количества ложных срабатываний и автоматического сопоставления разрозненных предупреждений в единую согласованную временную шкалу инцидентов.

Человеческий фактор: за пределами оповещения

Инструменты — это только половина уравнения. Истинная сила NTA реализуется, когда опытные аналитики по безопасности используют его вывод для активной охоты за угрозами. Вместо пассивного ожидания оповещения охота за угрозами включает в себя формирование гипотезы (например, «Я подозреваю, что злоумышленник может использовать DNS-туннелирование для извлечения данных»), а затем использование данных NTA для поиска доказательств, подтверждающих или опровергающих ее. Эта упреждающая позиция необходима для поиска скрытных противников, которые умеют уклоняться от автоматизированного обнаружения.

Проблемы и будущие тенденции в анализе сетевого трафика

Область NTA постоянно развивается, чтобы не отставать от изменений в технологиях и методологиях злоумышленников.

Проблема шифрования

Пожалуй, самой большой проблемой сегодня является широкое использование шифрования (TLS/SSL). Хотя шифрование необходимо для обеспечения конфиденциальности, оно делает традиционную проверку полезной нагрузки (обнаружение на основе сигнатур) бесполезной, поскольку IDS не может видеть содержимое пакетов. Это часто называют проблемой «ухода в тень». Отрасль реагирует с помощью таких методов, как:

• Проверка TLS: Это включает в себя расшифровку трафика в сетевом шлюзе для проверки, а затем повторное его шифрование. Это эффективно, но может быть дорогостоящим с точки зрения вычислений и вносить сложности в конфиденциальность и архитектуру.
• Анализ зашифрованного трафика (ETA): Новый подход, использующий машинное обучение для анализа метаданных и шаблонов внутри самого зашифрованного потока — без расшифровки. Он может идентифицировать вредоносное ПО, анализируя такие характеристики, как последовательность длин пакетов и время, которые могут быть уникальными для определенных семейств вредоносного ПО.

Облачные и гибридные среды

По мере того как организации переходят в облако, традиционный сетевой периметр растворяется. Группы безопасности больше не могут размещать один датчик в интернет-шлюзе. NTA теперь должна работать в виртуализированных средах, используя собственные облачные источники данных, такие как AWS VPC Flow Logs, Azure Network Watcher и Google VPC Flow Logs, чтобы получить видимость восточно-западного (сервер-сервер) и северно-южного (входящего и исходящего) трафика внутри облака.

Взрыв IoT и BYOD

Распространение устройств Интернета вещей (IoT) и политики Bring Your Own Device (BYOD) значительно расширили поверхность сетевых атак. Многие из этих устройств не имеют традиционных средств контроля безопасности. NTA становится критически важным инструментом для профилирования этих устройств, определения базовых линий их нормальных моделей связи и быстрого обнаружения того, когда одно из них скомпрометировано и начинает вести себя ненормально (например, интеллектуальная камера внезапно пытается получить доступ к финансовой базе данных).

Заключение: столп современной киберзащиты

Анализ сетевого трафика — это больше, чем просто метод обеспечения безопасности; это фундаментальная дисциплина для понимания и защиты цифровой нервной системы любой современной организации. Выходя за рамки единой методологии и принимая смешанный подход к анализу сигнатур, аномалий и протоколов с отслеживанием состояния, группы безопасности могут получить беспрецедентную видимость своих сред.

Хотя такие проблемы, как шифрование и облако, требуют постоянных инноваций, принцип остается тем же: сеть не лжет. Пакеты, проходящие через него, рассказывают правдивую историю о происходящем. Для организаций по всему миру создание возможности слушать, понимать и действовать в соответствии с этой историей больше не является обязательным — это абсолютная необходимость для выживания в сегодняшнем сложном ландшафте угроз.