Entwicklung und Implementierung eines Intrusion-Detection und -Prevention Systems zur Erkennung und Abwehr von gezielten Attacken und anormalen Ereignissen im LAN
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Martin Knechtel
- Abgabedatum: Juli 2004
- Umfang: 85 Seiten
- Dateigröße: 1,9 MB
- Note: 1,2
- Institution / Hochschule: Berufsakademie Sachsen, Staatliche Studienakademie Dresden Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-9571-8
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-9571-8 P - ISBN (CD) :978-3-8324-9571-8 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Knechtel, Martin Juli 2004: Entwicklung und Implementierung eines Intrusion-Detection und -Prevention Systems zur Erkennung und Abwehr von gezielten Attacken und anormalen Ereignissen im LAN, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: IT-Sicherheit, Würmer, Viren, Quarantäne-Netzwerk, Netzwerksicherheit
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Diplomarbeit von Martin Knechtel
Einleitung:
Jedes der vergangenen Jahrhunderte war durch seine Technologien geprägt. Im 18. Jahrhundert wurden mechanische Systeme entwickelt, die die industrielle Revolution ermöglichten.
Das 19. Jahrhundert brachte Anwendungen der Dampfmaschine und später der Elektrizität, die eine Vielzahl von Automatisierungen ermöglichten. Das 20. Jahrhundert war geprägt durch das Sammeln, Verarbeiten und Verteilen von Informationen. Der Aufbau weltweiter Telefonnetze und Kommunikationssatelliten, die Erfindung des Radio und Fernsehen und der Aufstieg der Computerindustrie sind nur einige Stellvertreter des 20. Jahrhunderts.
Wir befinden uns heute im Aufbruch in eine neue Gesellschaft, der so genannten Informationsgesellschaft. Rechnernetze sind eine wichtige technische Voraussetzung dieser Gesellschaft, da sie den Zugang zu Informationen an jedem Ort ermöglichen. Unter Rechnernetzen versteht man mehrere miteinander, unter Nutzung einer bestimmten Technologie, verbundene autonome Computer. Sie durchziehen unser tägliches Leben. Unsere Handys spannen mit Bluetooth ein PAN (Personal Area Network) auf, zu Hause und am Arbeitsplatz sind die Rechner in einem LAN (Lokal Area Network) verbunden und haben Zugang zum größten existierendem WAN (Wide Area Network) der Welt, dem Internet.
Der Irakkrieg mit seinen Folgen und latente Terrorängste seit dem 11. September 2001 bestimmten die Weltpolitik und Gedanken der Bürger. Bedrohungen werden intensiver wahrgenommen. In der IT-Welt stoßen Berichte über Viren, Würmer und Sicherheitslücken auf reges Interesse. Die drei meistgelesenen Meldungen des Heise Verlages im August 2003 drehten sich um den Computerwurm W32.Blaster. Die zunehmende Anzahl von Breitbandzugängen zum Internet ermöglicht eine schnellere Verbreitung von Viren und Würmern, wie SQL Slammer, Blaster, Sobig und Mydoom. Der SQL Slammer zeigte die kürzeste bisher bekannte Verbreitungszeit, er benötigte von seinem Erscheinen an 30 Minuten um alle anfälligen und im Internet erreichbaren Rechner zu infizieren. Seit dem 15. Juni 2004 existiert mit dem EPOC.Cabir auch der erste Handy-Wurm. Diese Entwicklung brachte in den letzten 2-3 Jahren eine enorme Zunahme von Störungen des Netzwerkbetriebes. Die Fraunhofer Gesellschaft antwortete darauf kürzlich mit der Veröffentlichung zweier Grundsatzdokumente zur IT-Sicherheit in den einzelnen Instituten. Noch sind Viren und Würmer die größte Gefahr. Durch den Einsatz von Antivirentechnik ist dies allerdings rückläufig und Angriffe aus dem Netz zielen zunehmend auf Browser-Schwachstellen. Die Monokultur mit Windows, Internet Explorer (94,42% Marktanteil in Europa) und Outlook Express bietet ein breites Angriffsziel.
Die häufigste Sicherheitslücke in einer Software ist ein Buffer Overflow. Dabei überschreibt ein Angreifer mit einer zu großen Datenmenge einen unterdimensionierten Speicherbereich. Die nachfolgenden Informationen werden überschrieben. Ersetzt man die Rücksprungadresse eines Unterprogrammes mit Maschinencode, wird dieser ausgeführt. Selbst die Prozessorenhersteller Intel, AMD, VIA und Transmeta reagieren inzwischen mit Schutzfunktionen gegen Buffer Overflows.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit Möglichkeiten zur Erkennung und Abwehr von gezielten Attacken und anormalen Ereignissen im LAN. Insbesondere geht es um die gezielte Abwehr von Computerwürmern und Viren auf Netzwerkebene. Zunächst soll der aktuelle Wissensstand auf dem Gebiet der Intrusion Detection dargelegt werden. Anschließend ist selbstständig ein prototypisches System zum aktiven Schutz Lokaler Netze zu erarbeiten, welches später am Institut eingesetzt werden kann. Hierfür können am Markt angebotene Soft- und Hardwarelösungen verwendet und, wenn nötig, mit Eigenentwicklungen ergänzt werden.
Inhaltsverzeichnis:
| Begriffserklärung | 9 | |
| 1. | Einleitung | 10 |
| 1.1 | Rechnernetze in der Informationsgesellschaft | 10 |
| 1.2 | Steigendes Sicherheitsbewusstsein | 10 |
| 1.3 | Anlass und Ziel dieser Arbeit | 11 |
| 2. | Grundlagen | 13 |
| 2.1 | Angriffe auf Lokale Netze | 13 |
| 2.1.1 | Ausgangspunkte von Bedrohungen | 13 |
| 2.1.2 | Typen von Attacken | 17 |
| 2.1.3 | Fehlkonfigurationen | 18 |
| 2.1.4 | Automatisierte Attacken durch Störprogramme | 18 |
| 2.2 | Existierende Möglichkeiten zur Abwehr von Angriffen auf Lokale Netze | 21 |
| 2.2.1 | Firewall | 21 |
| 2.2.2 | Intrusion Detection System | 22 |
| 2.2.3 | Intrusion Prevention System und Intrusion Response System | 22 |
| 2.2.4 | Ereignisbehandlung - Incident Response | 23 |
| 2.2.5 | Honeypot | 24 |
| 2.3 | Arten von Intrusion Detection Systemen | 24 |
| 2.3.1 | Network-Based IDS | 25 |
| 2.3.2 | Host-Based IDS | 26 |
| 2.3.3 | Distributed IDS | 26 |
| 2.4 | Methoden der Network-Based Intrusion Detection | 28 |
| 2.5 | Platzierung eines Network-Based IDS im LAN | 31 |
| 2.5.1 | Inline NIDS | 32 |
| 2.5.2 | Sniffing NIDS | 32 |
| 2.6 | Platzierung eines Network-Based IPS/IRS im LAN | 33 |
| 2.6.1 | Methoden eines Inline NIPS | 34 |
| 2.6.2 | Methoden eines Sniffing NIRS | 35 |
| 2.7 | IDS, IRS und IPS amMarkt | 38 |
| 2.7.1 | Das Open Source IDS Snort | 39 |
| 2.7.2 | Warum ist Snort zu kommerziellen Produkten konkurrenzfähig? | 40 |
| 2.7.3 | Open Source in sicherheitskritischen Anwendungen | 42 |
| 2.8 | Erwartungen an IDS und IPS und ihre Grenzen | 42 |
| 2.8.1 | Grenzen von NIDS | 43 |
| 2.8.2 | Grenzen von NIPS | 45 |
| 2.8.3 | Grenzen von NIRS | 45 |
| 2.9 | Rechtliche Aspekte | 47 |
| 3. | Prototypische Implementierung einer Teststellung | 48 |
| 3.1 | Anforderungsanalyse | 48 |
| 3.2 | Konzeption | 50 |
| 3.2.1 | Logischer Arbeitsablauf von ”Patrol“ bei einem Ereignis im LAN | 50 |
| 3.2.2 | Details zum Konzept | 52 |
| 3.2.3 | Verwendete Hardware | 52 |
| 3.2.4 | Verwendete Werkzeuge und Programmiersprachen | 54 |
| 3.3 | Vorarbeit: Switchbelegung eines Layer3-Switches per SNMP ermitteln | 55 |
| 3.4 | Realisierung des Systems ”Patrol“ | 57 |
| 3.4.1 | Snort als Gundlage für ein IPS | 57 |
| 3.4.2 | Implementierung eines Output Plug-In für Snort | 59 |
| 3.4.3 | Die Datenbank von Patrol | 59 |
| 3.4.4 | Aktualisierung der Regeln unter Verwendung der Software Oinkmaster | 60 |
| 3.4.5 | Das Web-Interface zur Administration | 61 |
| 3.4.6 | Benachrichtigung | 62 |
| 3.4.7 | Maßnahmen zur Sicherheit von Patrol | 63 |
| 3.5 | Wirksamkeitstest | 64 |
| 3.5.1 | Konzept | 64 |
| 3.5.2 | Durchführung | 65 |
| 3.5.3 | Ergebnisse und Testbewertung | 65 |
| 3.5.4 | Betrachtungen zur Performance | 65 |
| 3.6 | Betriebswirtschaftliche Betrachtungen | 65 |
| 4. | Zusammenfassung | 67 |
| 4.1 | Einordnung der Ergebnisse | 67 |
| 4.2 | Ausblick | 68 |
| 4.2.1 | Vorschläge zur Weiterentwicklung von ”Patrol“ | 68 |
| Literaturverzeichnis | 70 | |
| Abbildungsverzeichnis | 76 | |
| Tabellenverzeichnis | 77 | |
| Anhang | 78 | |
| A. | Patrol in einem exemplarischen Test | 79 |
| B. | Wichtige Aktivitätsdiagramme zur Software von Patrol | 86 |
| C. | Einige Tools zur Netzwerkanalyse | 88 |
weiter bestehen. Gegen den SQL Slammer Worm [45] beispielsweise ist die Methode nutzlos, weil er UDP verwendet. Umsetzen kann man diese Methode beispielsweise mit Snort und dem Flexible-Response Plug-In28 . Firewall umkonfigurieren Ein NIRS kann dazu verwendet werden, bei Bedarf eine Firewall umzukonfigurieren, oder die Access Control Lists f¨r das Routing zwischen u VLANs auf einem Layer-3-Switch zu andern. In beiden F¨llen kann man a ¨ • UDP und TCP Ports oder einzelne IP-Adressen sperren • Subnetze abtrennen und isolieren Entweder man begrenzt die Sperrung, indem sie nach einer bestimmten Zeit automatisch wieder aufgehoben wird, oder die Sperrung bleibt zeitlich unbegrenzt, als statischer Eintrag. In der Praxis wird die Methode tats¨chlich angewendet, Heise [46] berichtete a uber den Schweizer Provider Sunrise, der unter anderem www.microsoft.ch hostet, dass ¨ er die Absender-Adressen von Port-Scans f¨r zwanzig Minuten blockiert. u Ein NIRS, welches bei Bedarf eine Firewall umkonfiguriert, l¨sst sich ebenfalls mit dem a Open Source NIDS Snort realisieren. Das Output Plug-In SnortSam29 erzeugt aufgrund von Alarmen dynamisch neue Regeln f¨r viele g¨ngige Firewalls (laut Homepage des u a Projektes: Checkpoint Firewall-1, Cisco PIX firewalls, ACL eines Cisco Router, Netscreen firewalls, IP Filter (ipf), OpenBSD’s Packet Filter (pf), Linux IPchains, Linux IPtables, WatchGuard Firebox). Switchport deaktivieren Einen einzelnen Switchport zu deaktivieren erm¨glicht eio ne sehr gezielte Reaktion gegen den Verursacher eines Ereignisses. Nur der Angreifer wird durch die Maßnahme behindert. Alle ubrigen Rechner k¨nnen uneingeschr¨nkt o a ¨ weiterarbeiten. Die Methode ist allerdings nur im Intranet anwendbar, da administrativer Zugang zu den Switches ben¨tigt wird. Außerdem werden detaillierte Informationen o uber die Belegung der Switches im Intranet ben¨tigt. o ¨ Dem Autor ist keine Umsetzung der Idee bekannt. Per Simple Network Management Protocol (SNMP) ist die Abschaltung eines Interface (Switchport) bei jedem Managed Switch hersteller¨bergreifend m¨glich. u o Da der Rechner nach der Deaktivierung seines verwendeten Switchports nicht mehr uber eine Netzwerkverbindung verf¨gt, m¨sste der Administrator mit einem Datentr¨ger u u a ¨ [...]
Ein Sniffing NIRS nimmt keine aktive Rolle im Netzwerkbetrieb ein. Damit stehen die M¨glichkeiten eines Inline NIPS, beispielsweise ein Paket einfach nicht weiterzuleiten, o nicht zur Verf¨gung. Ein Sniffing NIRS reagiert stets nur. Das Ereignis hat bereits u stattgefunden. Meist ben¨tigt ein vollst¨ndiger Angriff jedoch noch nachfolgende Netzo a werkpakete, welche noch aufgehalten werden k¨nnen. Es gibt Folgende Methoden: o • TCP-Verbindungen zur¨cksetzen u • Firewall umkonfigurieren • Switchport deaktivieren • Switchport einem Quarant¨ne-VLAN zuordnen a • Accounts und Passw¨rter auf Applikationsebene sperren o • Gegenangriff TCP Reset Injection Die meisten Applikationsprotokolle setzen laut einem Seminar der Universit¨t Karlsruhe [41] in OSI Schicht 4 (Transportschicht) auf dem Transmissia on Control Protocol (TCP) auf. Wird eine verd¨chtige TCP-Verbindung zwischen zwei a Rechnern vom NIRS aufgesp¨rt, kann sie mit M¨glichkeiten des TCP-Standards (RFC u o 791 [42] und RFC 1323 [43]) beendet werden. Daf¨r wird an den Initiator und den u Empf¨nger des verd¨chtigen Paketes jeweils ein TCP-Paket mit einer g¨ltigen Sequenza a u nummer und den Flags r¨cksetzen (RST) oder beenden (FIN) gesendet. Nach dem Stanu dard f¨hrt dies zum Beenden der Verbindung. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, u stellt genau diese M¨glichkeit eine Schwachstelle des Protokolls TCP dar: Heise Securio ty [44] schreibt uber Reset-Attacken auf Internetrouter, die sich uber das BGP (Border ¨ ¨ Gateway Protocol) austauschen. Die Methode hat ihre Schw¨chen darin, dass nur TCP-Verbindungen beendet werden a k¨nnen und nicht einmal das kann garantiert werden. Das Paket zum Zur¨cksetzen der o u Verbindung kann zu sp¨t ankommen und ignoriert werden, die Verbindung bleibt dann a [...]
Es gibt einige Parallelen zum Inline NIDS aus Kapitel 2.5.1. Ein Inline NIPS ist am ehesten mit einer Stateful Packet Inspection Firewall zu vergleichen. Dabei ist sie physikalisch in die Netzwerkverbindung zwischengeschaltet. W¨hrend beim NIDS noch betont a wurde, dass Netzwerkpakete ungefiltert weitergeleitet werden, ist es gerade der Sinn eines NIPS, potentiell gef¨hrliche Pakete nicht weiterzuleiten. a Genau wie eine Firewall, kann ein NIPS ein verd¨chtiges Paket fallen lassen (DROP ) a oder mit einer ICMP Nachricht beantworten (beispielsweise ICMP Destination Unre” achable“ ). Der Vorteil dabei ist, dass nur verd¨chtige Pakete, d.h. Pakete, auf die eine a bestimmte Regel zutrifft, herausgefiltert werden. Der ubrige Netzwerkverkehr bleibt un¨ angetastet. Ein Inline NIPS kann generell an Verbindungen zwischen Netzen eingesetzt werden, beispielsweise zwischen Internet und Intranet oder zwischen einzelnen VLANs des Intranet. Der Einsatz im Intranet setzt allerdings eine vorhandene, geeignete Netzwerksegmentierung mittels VLANing oder Subnetting voraus. Das Konzept ist f¨hig, komplette Netze a gegeneinander abzusichern. Feingranularer Schutz, wie die Isolation eines einzelnen Rechners, der im Intranet als Verbreitungsherd eines Computerwurms ausgemacht wurde, ist damit jedoch nicht m¨glich. o Ein Inline NIPS verursacht, wie jedes aktive Netzwerkger¨t, eine messbare Latenz bei a der Weiterleitung der Pakete. Weiterhin wird die Ausfallsicherheit des Netzwerkes beeintr¨chtigt, denn ein NIPS nutzt oft eine PC-Architektur und die verwendete Software hat, a wie jede andere auch, M¨ngel und Bugs. Wird die Software vom Angreifer identifiziert, a k¨nnen u.U. bekannte Schwachstellen genutzt werden [39]. Eine DoS-Attacke k¨nnte o o das NIPS blockieren, wodurch keine Pakete mehr durchgelassen werden. Im Worst Ca¨ se passieren alle Pakete das NIDS im Uberlastfall durch einen Implementierungsfehler ungesehen. Dann k¨nnte ein Cracker unbemerkt in das Netzwerk eindringen. Eine reduno dante oder parallele Ausf¨hrung des IPS k¨nnte Performance-Engp¨sse verhindern und u o a die Ausfallsicherheit steigern. Parallele Ausf¨hrungen zur Lastverteilung sind bereits u marktreif, wie die Firma VarySys mit dem IDS-Balancer [40] zeigt. Beispiele: Snort-Inline und Hogwash o Nach [36] ist die Software Snort-Inline 26 die beste M¨glichkeit, um mit Snort ein Inline NIPS aufzubauen. Ein weiteres, vergleichbares Open Source Projekt ist Hogwash 27 . Hogwash wurde von Anfang an als NIPS entwickelt. Es kann Pakete gezielt ver¨ndern, a um Angriffe unsch¨dlich zu machen und ist dabei auf OSI Schicht 2 v¨llig transparent. a o [...]
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http://www.diplom.de/ean/9783832495718
Arbeit zitieren:
Knechtel, Martin Juli 2004: Entwicklung und Implementierung eines Intrusion-Detection und -Prevention Systems zur Erkennung und Abwehr von gezielten Attacken und anormalen Ereignissen im LAN, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
IT-Sicherheit, Würmer, Viren, Quarantäne-Netzwerk, Netzwerksicherheit



