Tiểu luận tìm hiểu tổng quan về đánh giá hệ thống phát hiện xâm nhập và tìm hiểu về ftester qua đó ứng dụng trong một hệ thống cụ thể

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................3
DANH MỤC VIẾT TẮT .......................................................................................................................4
PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC ..................................................................................................................5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP ......................6
1.1.

Giới thiệu ................................................................................................................................6

1.2.

Đặc điểm của đánh giá hệ thống phát hiện xâm nhập .......................................................6

1.2.1. Độ bao phủ........................................................................................................................6
1.2.2. Xác suất của báo động giả ...............................................................................................8
1.2.3. Xác suất phát hiện ......................................................................................................... 10
1.2.4. Khả năng chống tấn công trực tiếp tại IDS ................................................................. 11
1.2.5. Khả năng điều khiển lưu lượng băng thông cao ......................................................... 12
1.2.6. Khả năng tương quan sự kiện ...................................................................................... 12
1.2.7. Khả năng phát hiện các tấn công chưa bao giờ xảy ra. .............................................. 12
1.2.8. Khả năng định danh một tấn công ............................................................................... 13
1.2.9. Khả năng phát hiện tấn công thành công. ................................................................... 13
1.2.10. Công suất kiểm chứng cho NIDS ............................................................................... 13
1.2.11. Các độ đo khác............................................................................................................. 14
1.3.

Nỗ lực đánh giá IDS hiện có .............................................................................................. 14

1.3.1. Đại học California tại Davis (UCD) ............................................................................. 16
1.3.2. Phòng thí nghiệm Lincoln MIT (MIT/LL) ................................................................... 16

1.3.3. Phòng thí nghiệm nghiên cứu không quân (AFRL) ................................................... 17
1.3.4. MITRE ........................................................................................................................... 18
1.3.5. Neohapsis/ Network-Computing ................................................................................... 18
1.3.6. Nhóm NSS ..................................................................................................................... 19
1.3.7. Network World Fusion .................................................................................................. 19
1.4.

Những thách thức của Testing IDS ................................................................................... 20

1.4.1. Những khó khăn trong việc thu thập Scripts tấn công và phần mềm Victim ............. 20
1.4.2. Yêu cầu cho những đánh giá IDS dạng Signature Based và Anomaly Based ........... 21
1.4.3. Những yêu cầu khác biệt cho những đánh giá IDS Network Based với Host Based . 22
1.4.4. phương pháp tiếp cận tới việc sử dụng Background Traffic trong đánh giá IDS ...... 22
1.5.

Giải pháp nghiên cứu đánh giá IDS .................................................................................. 23
1|Page


1.5.1. Chia sẻ bộ dữ liệu .......................................................................................................... 23
1.5.2. Về dấu vết tấn công ....................................................................................................... 24
1.5.3. Dọn dẹp dữ liệu thực ..................................................................................................... 24
1.5.4. Bộ dữ liệu báo động cảm biến....................................................................................... 25
1.5.5. Sử dụng công nghệ mới ................................................................................................ 25
CHƯƠNG II. KHÁI QUÁT VỀ FTESTER ....................................................................................... 26
2.1.

Giới thiệu Ftester ................................................................................................................ 26

2.2.

Thành phần ......................................................................................................................... 26

2.3.

Hoạt động ............................................................................................................................ 26

CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG CỦA FTESTER TRONG ĐÁNH GIÁ IDS CỤ THỂ .......................... 30
KẾT LUẬN ......................................................................................................................................... 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................... 32

2|Page


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, công nghệ thông tin đã và đang phát triển một cách mạnh mẽ đem lại
những lợi ích và ứng dụng vô cùng to lớn cho con người đặc biệt trong lĩnh vực
Internet và Thương Mại Điện Tử. Mạng máy tính ra đời, mở rộng và phát triển không
ngừng tạo nên hệ thống mạng Internet toàn cầu. Ngày càng có nhiều người nhận ra lợi
ích của việc nối mạng (để chia sẻ tài nguyên, có thể trao đổi và tìm kiếm thông tin
hiệu quả, nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và chi phí,...), Internet đã thực sự trở thành
một phần không thể thiếu trong cuộc sống của con người.
Tuy nhiên, việc truyền thông trên mạng phải qua rất nhiều trạm trung gian,
nhiều nút với nhiều người sử dụng khác nhau và không ai dám chắc rằng thông tin khi
đến tay người nhận không bị thay đổi hoặc không bị sao chép. Chúng ta đã được nghe
nhiều về vấn đề thông tin bị đánh cắp gây những thiệt hại nghiêm trọng hay những kẻ
thường xuyên trộm thông tin của người khác, thậm chí ăn trộm mật khẩu và giả mạo
nhằm phá hoại việc giao dịch. Thực tế cũng đã cho thấy số các vụ tấn công vào mạng
ngày càng tăng, các kỹ thuật tấn công ngày càng mới và đa dạng. Chính vì thế mà vấn
đề an toàn được đặt lên hàng đầu khi nói đến việc truyền thông trên mạng.

Có rất nhiều cách để thực hiện an toàn trên mạng như: phương pháp kiểm soát
lối vào, ngăn cản sự xâm nhập trái phép vào hệ thống cũng như kiểm soát tất cả các
thông tin gửi ra bên ngoài hệ thống, hay sử dụng phương pháp mã hoá dữ liệu trước
khi truyền, ký trước khi truyền,...Ngoài ra, công nghệ phát hiện và ngăn chặn xâm
nhập cũng đang được ứng dụng rất hiệu quả. Và đánh giá các hệ thống phát hiện xâm
nhập xem đúng đắn hay chưa là một việc rất quan trọng. Bởi vậy nhóm em đã chọn đề
tài “ Tìm hiểu tổng quan về đánh giá hệ thống phát hiện xâm nhập và tìm hiểu về
Ftester qua đó ứng dụng trong một hệ thống cụ thể ”.
Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót về
mặt nội dung và hình thức, mong cô và các bạn tham khảo và bổ sung cho nhóm, để
nhóm hoàn thiện hơn báo cáo của mình.
Chúng em xin trân thành cảm ơn!!!

3|Page


DANH MỤC VIẾT TẮT
Ký hiệu

Từ viết tắt

IDS

Intrusion Detection System

CVE

Common

Vulnerabilities

and

Exposures
NIDS

Network Intrusion Detection System

ROC

Receiver Operating Characteristic

NSM

Network Security Monitor

AFRL

Air Force Research Laboratory

4|Page


PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
STT
1

HỌ VÀ TÊN
LÊ THỊ LINH

CÔNG VIỆC
Tìm hiểu tổng quan về đánh giá hệ thống
phát hiện xâm nhập

2

VŨ HOÀNG ĐẠT

Tìm hiểu về Ftester

3

LÊ VĂN PHƯƠNG

Thực hiện Demo ứng dụng của Ftester
trong đánh giá một hệ thống phát hiện
xâm nhập cụ thể

5|Page


1.1.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHÁT
HIỆN XÂM NHẬP
Giới thiệu
Trong những năm qua việc sử dụng hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS) trong

thương mại đã phát triển mạnh mẽ, và IDS hiện đang là thiết bị tiêu chuẩn cho các
doanh nghiêp mạng lớn. Mặc dù có sự đầu tư khá lớn nhưng phương pháp có sẵn hiện

nay lại không toàn diện và nghiêm ngặt để có thể kiểm tra tính hiệu quả của hệ thống
này. Một số có thể đổ lỗi cho người tiêu dùng không đòi hỏi các biện pháp hiệu quả
như vậy trước khi mua IDS. Một số cũng có thể đổ lỗi cho các đơn vị nghiên cứu tài
trợ không đầu tư nhiều tiền hơn trong lĩnh vực này. Nhưng phương pháp đo lường là
một ngoại lệ. Tuy nhiên, định lượng đo hiệu năng IDS là không có sẵn vì có rất nhiều
rào cản nghiên cứu cần phải vượt qua trước khi chúng ta có thể tạo ra các bài kiểm tra
như vậy. Bài viết này nêu các phép đo định lượng mà chúng ta cần, những trở ngại
cản trở sự tiến bộ để phát triển các phép đo, và ý tưởng của chúng tôi cho các nghiên
cứu về phương pháp đo lường hiệu năng hệ thống phát hiện xâm nhập để vượt qua
những trở ngại này.
1.2.

Đặc điểm của đánh giá hệ thống phát hiện xâm nhập
Trong phần này chúng tôi liệt kê một bộ các phép đo mà có thể được thực

hiện trên hệ thống phát hiện xâm nhập – IDS.
1.2.1. Độ bao phủ
Số đo này xác định những tấn công mà một IDS có thể phát hiện dưới điều kiện
lý tưởng. Đối với các hệ thống dựa trên chữ ký, điều này chỉ đơn giản là sẽ bao gồm
việc đếm số lượng chữ ký và lập bản đồ chúng vào một sơ đồ đặt tên tiêu chuẩn. Đối
với các hệ thống phi chữ ký, người ta cần phải xác định tấn công bên ngoài tập các tấn
công đã biết thông qua một phương pháp đặc biệt nào đó. Mỗi cuộc tấn công đều có
một mục tiêu cụ thể (ví dụ như từ chối dịch vụ, thâm nhập, hoặc quét,…); phần mềm
chống đặc biệt chạy trên các phiên bản của một hệ điều hành cụ thể hoặc một giao
6|Page


thức chống lại cụ thể; và bằng chứng hay một dấu vết để lại ở địa điểm khác nhau.
Các cuộc tấn công cũng có thể phụ thuộc vào phần cứng của hệ thống bị tấn công,
trên các phiên bản của một giao thức được sử dụng, hoặc trên các phương thức hoạt

động được sử dụng. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh một loạt các tính năng khác nhau
trong nghiên cứu đo lường của họ bao gồm: mục tiêu tấn công; các kiểu dữ liệu nạn
nhân mà phải được thu thập để có được bằng chứng của cuộc tấn công; các cuộc tấn
công sử dụng kỹ thuật trốn tàng hình IDS và sự kết hợp của các tính năng này. Kết
quả là một số nhà nghiên cứu thừa nhận rằng mỗi cuộc tấn công có nhiều mục tiêu và
phương thức hoạt động, trong khi những người khác xác định mỗi cuộc tấn công có
cấu hình mục tiêu và phương thức hoạt động rất cụ thể. Chênh lệch này có liên quan
đến mức chính xác của độ chi tiết để quan sát các cuộc tấn công làm cho nó khó khăn
trong việc đếm số lượng các cuộc tấn công mà một IDS phát hiện và khó khăn để so
sánh độ bao phủ của IDS. Vấn đề này được làm dịu bớt phần nào nhờ danh sách
Common Vulnerabilities and Exposures (CVE), đó là một danh sách chứa hầu như tất
cả các lỗ hổng được biết đến. Tuy nhiên, cách tiếp cận CVE không giải quyết vấn đề
này khi mà các cuộc tấn công phức tạp được sử dụng để khai thác các lỗ hổng tương
tự bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận khác nhau để tránh hệ thống IDS. Để giải
quyết vấn đề này, các nhóm tiêu chuẩn CVE đã bắt đầu một dự án đặt tên cho các
cuộc tấn công, nhưng công việc này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
Một vấn đề khác với việc đánh giá độ bao phủ của các cuộc tấn công đó là xác
định tầm quan trọng của các kiểu tấn công khác nhau. Các trang web khác nhau có thể
gán giá trị chi phí quản lý thay đổi rộng hơn và tầm quan trọng trong việc phát hiện
các kiểu tấn công khác nhau. Các nhà quản lý của các trang web thương mại điện tử
có thể không quan tâm đến việc phát hiện và phân tích một tia quét hoặc giám sát các
cuộc tấn công mà được sử dụng để xác định máy chủ và các nguồn tài nguyên khác
trên mạng. Thường thì những cuộc tấn công không có ảnh hưởng đến việc kinh doanh
7|Page


của họ và thường không thể được ngăn chặn. Tuy nhiên, quản lý thương mại điện tử
có thể rất quan tâm trong việc phát hiện sự phân tán của tấn công từ chối dịch vụ
(DDoS), và trong việc phát hiện thành công thỏa hiệp máy chủ hoặc ẩn trang
web. Điều nhấn mạnh ở đây là khác với các phương pháp tiếp cận của đa số đánh giá

thương mại bao gồm dò và giám sát các cuộc tấn công. Các trang web quân sự có thể
tập trung nhiều sự chú ý đến một nỗ lực giám sát các cuộc tấn công trong một thực
nghiệm để xác định tiền thân của các mối đe dọa nghiêm trọng hơn.
Ngoài ra, hầu hết các trang web không thể phát hiện các cuộc tấn công tìm
kiếm lỗ hổng thất bại và chúng không còn tồn tại trên một trang web. Các cuộc tấn
công có thể thất bại vì hoạt động của hệ thống này đã được vá và không còn dễ bị tấn
công; vì hệ thống với các hệ điều hành yêu cầu không tồn tại, hoặc vì một tường lửa
hoặc các khối thiết bị bảo vệ tấn công quan trọng khác. Một số trang web cụ thể có
thể giám sát chỉ là một vài trong số hàng ngàn lỗi bảo mật được biết đến hiện nay
trong CVE, và chúng sẽ thay đổi tương ứng với các hệ thống được thay thế, vá lỗ
hổng, và cấu hình lại và như lỗ hổng mới được phát hiện.
1.2.2. Xác suất của báo động giả
Số đo này xác định tỷ lệ dương tính với phát hiện sai được tạo ra bởi một IDS ở
một môi trường mang đến trong một khung thời gian cụ thể. Một báo động giả hay sai
là một cảnh báo gây ra bởi lưu lượng tin bình thường không độc hại. Một số nguyên
nhân cho Network IDS (NIDS) có chữ ký yếu rằng: cảnh báo trên tất cả các lưu lượng
truy cập đến một số hiệu cổng cao được sử dụng bởi một backdoor; tìm kiếm cho sự
xuất hiện của một từ phổ biến chẳng hạn như "help" trong 100 byte đầu tiên của
SNMP hoặc các kết nối TCP khác; hoặc phát hiện hành vi vi phạm phổ biến của giao
thức TCP. Chúng cũng có thể được gây ra bởi mạng lưới giám sát bình thường và
bảo vệ lưu lượng tin tạo ra bởi công cụ quản lý mạng. Khó khăn ở đây là việc đo
lường các báo động sai vì một IDS có thể có tỷ lệ dương tính với báo động giả khác
8|Page


nhau trong mỗi môi trường mạng và ở đây lại không có những điều như một "tiêu
chuẩn mạng". Ngoài ra, rất khó để xác định các khía cạnh của lưu lượng mạng hoặc
hoạt động máy chủ sẽ gây ra các báo động giả. Kết quả là, có thể rất khó khăn để đảm
bảo rằng chúng tôi có thể tạo ra số lượng và kiểu của các báo động sai trong một kiểm
thử IDS giống như được tìm thấy trong các mạng thực sự. Cuối cùng, IDS có thể

được cấu hình và điều chỉnh theo nhiều cách khác nhau để làm giảm tỷ lệ dương tính
giả. Điều này làm khó khăn trong việc xác định cấu hình của một IDS cho nên được
sử dụng cho một kiểm thử dương tính giả đặc biệt.
Một đường cong ROC là một tổng hợp các xác suất của các báo động giả và xác
suất của các phép đo phát hiện. Chúng tôi đề cập đến nó vì tầm quan trọng của nó
trong cộng đồng thử nghiệm IDS. Đường cong này tóm tắt các mối quan hệ giữa hai
trong số những đặc điểm IDS quan trọng nhất đó là: dương tính sai và xác suất phát
hiện. Trong hình 1, chúng tôi hiển thị đường cong hoạt động đặc trưng thu được
(ROC) tạo ra bởi hai hệ thống trong một thử nghiệm IDS.

Hình 1. Đường cong ROC- Độ chính xác tỷ lệ phần trăm các tấn công bị phát hiện
với tỷ lệ phần trăm báo động sai

9|Page


Trục x cho thấy tỷ lệ báo động sai được tạo ra trong một bài kiểm tra và trục y
cho thấy tỷ lệ phần trăm của các cuộc tấn công phát hiện được tại bất kỳ tỷ lệ phần
trăm báo động giả. Lưu ý rằng một IDS có thể hoạt động ở bất kỳ điểm nào trên
đường cong. Trong ví dụ này, hệ thống 1 có thể được điều chỉnh đến một loạt các
điểm hoạt động, trong khi hệ thống 2 sẽ là khó khăn để cấu hình vì nó chỉ có một
điểm hoạt động thực tế.
Theo định nghĩa, đường cong ROC cho thấy xác suất trên trục x và trục y,
nhưng đôi khi các đơn vị đo lường cho lưu lượng bình thường là rất khó khăn để xác
định. Kết quả là, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các báo động sai theo mỗi đơn vị thời
gian trên trục x. Một đơn vị đo là rất cần thiết để xác định số lượng tối đa báo động
sai có thể xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. Đơn vị đo lường này phụ
thuộc rất nhiều vào cách mà tính năng được tách xuất trong một IDS từ các dữ liệu
đầu vào sử dụng và rất khó để xác định cho hệ thống phát hiện xâm nhập thương mại
và hệ thống hộp đen khác. Đối với mục đích đánh giá, nó có lẽ là tốt hơn để vẽ tỷ lệ

phát hiện so với báo động giả ở mỗi đơn vị thời gian. Những đường cong này không
thực sự là đường cong ROC, nhưng chúng truyền đạt thông tin quan trọng khi phân
tích và so sánh IDS. Trong hình1, cả hai hệ thống là dựa trên NIDS, và các đơn vị đo
là tổng số các gói tin truyền qua mạng. Các phân tích cho rằng, lúc tồi tệ nhất, một
IDS có thể phát hành một cảnh báo cho mỗi gói tin, và số lượng tối đa cảnh báo là
tổng số các gói tin truyền đi.
1.2.3. Xác suất phát hiện
Số đo này xác định tỷ lệ của các cuộc tấn công phát hiện được một cách chính
xác bởi một IDS ở một môi trường mang lại trong một khung thời gian cụ thể. Khó
khăn trong việc đo lường tỷ lệ phát hiện là sự thành công của một IDS phần lớn phụ
thuộc vào các thiết lập của các cuộc tấn công được sử dụng trong các lần đánh giá.
Ngoài ra, khả năng phát hiện thay đổi theo tỷ lệ dương tính giả, và một IDS có thể
10 | P a g e


được cấu hình hoặc điều chỉnh để ưu tiên cho một trong hai khả năng phát hiện các
cuộc tấn công hoặc để giảm thiểu tình trạng dương tính với báo động giả.
Hơn nữa, một NIDS có thể tránh bằng phiên bản tàng hình của các cuộc tấn
công. Một NIDS có thể phát hiện một cuộc tấn công khi nó được đưa ra một cách đơn
giản dễ hiểu. Kỹ thuật sử dụng để giúp các cuộc tấn công tàng hình bao gồm các gói
phân mảnh, sử dụng các loại khác nhau của dữ liệu mã hóa, sử dụng cờ TCP bất
thường, mã hóa các gói tin tấn công, tấn công lan rộng qua nhiều phiên mạng, và các
cuộc tấn công phát động từ nhiều nguồn khác
1.2.4. Khả năng chống tấn công trực tiếp tại IDS
Việc đo đạc này chứng tỏ khả năng một IDS chịu đựng một nỗ lực của một kẻ
tấn công làm gián đoạn các hoạt động chính xác của IDS như thế nào. Các cuộc tấn
công chống lại một IDS có thể gồm hình thức:
• Gửi một lượng lớn lưu lượng không tấn công với khối lượng vượt quá khả
năng xử lý của IDS. Với quá nhiều lưu lượng truy cập đến tiến trình, một
IDS có thể giảm các gói dữ liệu và không thể phát hiện các cuộc tấn công.

• Gửi cho IDS gói không tấn công với mánh khóe đặc biệt để kích hoạt nhiều
chữ ký trong IDS, do đó áp đảo người điều hành của IDS với dương tính
giả hoặc báo động giả sự cố hoặc hiển thị các công cụ cảnh báo.
• Đưa vào các IDS một số lượng lớn các gói tin tấn công nhằm mục đích
đánh lạc hướng người điều hành của IDS trong khi những kẻ tấn công chủ
mưu một tấn công thực sự ẩn dưới các " smokescreen " được tạo ra bởi vô
số các cuộc tấn công khác.
• Đưa vào các gói IDS chứa dữ liệu mà khai thác một lỗ hổng bên trong các
thuật toán xử lý IDS. Các cuộc tấn công như vậy sẽ chỉ thành công nếu IDS
chứa một lỗi mã hóa được biết đến mà có thể bị khai thác bởi một kẻ tấn

11 | P a g e


công thông minh. May mắn thay, một vài IDS đã có thể được biết đến tràn
bộ đệm hoặc lỗ hổng khác.
1.2.5. Khả năng điều khiển lưu lượng băng thông cao
Độ đo này thể hiện IDS sẽ hoạt động tốt như thế nào khi trình bày với một khối
lượng lớn lưu lượng tin. Hầu hết các hệ thống phát hiện xâm nhập mạng sẽ bắt đầu
giảm các gói tin giống như tăng độ rộng băng thông truyền lưu lượng tin, do đó gây ra
IDS bỏ lỡ một tỷ lệ phần trăm của các cuộc tấn công. Tại một ngưỡng nhất định, hầu
hết các IDS sẽ dừng phát hiện bất kỳ cuộc tấn công nào. Độ đo này gần như giống hệt
với "sức đề kháng để từ chối dịch vụ đo lường "khi kẻ tấn công gửi một lượng lớn các
phi vụ tấn công lưu lượng truy cập đến các IDS. Sự khác biệt duy nhất là độ đo này
tính toán khả năng của IDS để điều khiển khối lượng lưu lượng cụ thể thông thường.
1.2.6. Khả năng tương quan sự kiện
Việc đo đạc này chứng tỏ một IDS tương quan sự kiện tấn công như thế
nào. Những sự kiện có thể được thu thập từ IDS, router, tường lửa, các file ứng dụng,
hoặc nhiều loại thiết bị khác. Một trong những mục tiêu chính của sự tương quan này
là xác định tổ chức các cuộc tấn công xâm nhập. Hiện nay, IDS chỉ hạn chế khả năng

ở việc đo đạc này
1.2.7. Khả năng phát hiện các tấn công chưa bao giờ xảy ra.
Việc đo đạc này chứng tỏ một IDS có thể phát hiện các cuộc tấn công mà chưa
xảy ra trước đây như thế nào. Đối với hệ thống thương mại, nói chung là không hữu
ích để thực hiện việc đo đạc này từ khi công nghệ dựa trên chữ ký của họ chỉ có thể
phát hiện các cuộc tấn công mà đã xảy ra trước đó (với một vài trường hợp ngoại
lệ). Tuy nhiên, hệ thống nghiên cứu dựa trên phát hiện bất thường hoặc phương pháp
12 | P a g e


tiếp cận dựa trên đặc điểm có thể phù hợp cho loại đo lường này. Thông thường các
hệ thống phát hiện các cuộc tấn công đó không bao giờ phát hiện được trước sản
phẩm dương tính giả hơn sớm so với những hệ thống mà không có tính năng này.
1.2.8. Khả năng định danh một tấn công
Việc đo đạc này chứng tỏ một IDS có thể định danh các cuộc tấn công mà nó
đã phát hiện như thế nào, bằng cách dán nhãn từng tấn công với một tên chung hoặc
tên dễ bị tổn thương hoặc gán cho các cuộc tấn công vào một danh mục.
1.2.9. Khả năng phát hiện tấn công thành công.
Việc đo đạc này chứng tỏ nếu IDS có thể xác định thành công các cuộc tấn
công từ các trang web từ xa mà cung cấp cho các kẻ tấn công đặc quyền cấp cao hơn
trong tấn công hệ thống. Trong môi trường mạng hiện tại, nhiều cuộc tấn công đặc
quyền từ xa thất bại và không gây hại cho các hệ thống bị tấn công. Đối với các cuộc
tấn công tương tự, một số IDS có thể phát hiện bằng chứng về thiệt hại (cho dù các
cuộc tấn công đã thành công) và một số IDS phát hiện chỉ có chữ ký của các hành
động tấn công (không có chỉ định các cuộc tấn công thành công hay không). Khả
năng xác định cuộc tấn công thành công là điều cần thiết cho việc phân tích mối
tương quan cuộc tấn công và các kịch bản tấn công; nó cũng đơn giản hoá rất nhiều
công việc của một nhà phân tích bằng cách phân biệt giữa việc thành công các cuộc
tấn công quan trọng và các cuộc tấn công thất bại thường ít gây hại. Đo khả năng này
đòi hỏi các thông tin về các cuộc tấn công thất bại cũng như các cuộc tấn công thành

công.

1.2.10.

Công suất kiểm chứng cho NIDS

13 | P a g e


NIDS đòi hỏi nhận thức giao thức cấp cao hơn so với các thiết bị mạng khác
chẳng hạn như chuyển mạch và định tuyến; nó có khả năng kiểm tra vào mức độ sâu
hơn các gói dữ liệu mạng. Vì vậy, điều quan trọng là đo lường khả năng của một
NIDS để nắm bắt, xử lý và thực hiện tại cùng mức độ chính xác dưới một mạng nào
đó

1.2.11.

Các độ đo khác

Ngoài các độ đo trên còn có các phép đo khác, chẳng hạn như dễ sử dụng, dễ
bảo trì, triển khai vấn đề, yêu cầu nguồn lực sẵn có và chất lượng hỗ trợ, vv.. Những
phép đo này không liên quan trực tiếp đến việc thực hiện IDS nhưng có thể quan
trọng hơn trong nhiều tình huống thương mại.

1.3.

Nỗ lực đánh giá IDS hiện có
Các nỗ lực đánh giá IDS khác nhau đáng kể về chiều sâu, phạm vi, phương

pháp, và độ tập trung của họ. Bảng 1 tóm tắt các đặc điểm của một số nỗ lực đánh giá

tại các nước phát triển hơn, liệt kê theo thứ tự thời gian. Bảng này cho thấy rằng
những đánh giá có độ phức tạp tăng lên vượt thời gian, bao gồm nhiều IDS và nhiều
loại tấn công hơn, như tấn công tàng hình và từ chối dịch vụ (DoS). Đánh giá các hệ
thống thương mại đã bao gồm các phép đo hiệu suất theo tải trọng lưu lượng cao.

14 | P a g e


Bảng 1. Đặc điểm của các đánh giá IDS

15 | P a g e


Đưới đây cung cấp thông tin chi tiết liên quan đến tất cả các đánh giá thể hiện
trong Bảng 1
1.3.1. Đại học California tại Davis (UCD)
Những nỗ lực nghiên cứu ban đầu ở Đại học California tại Davis dẫn đến
việc nền tảng thử nghiệm IDS đầu tiên tự động phát động các cuộc tấn công bằng
cách sử dụng tương tác telnet, FTP,và phiên rlogin. Một mạng lưới các hệ thống
phát hiện xâm nhập được gọi là Network Security Monitor (NSM) trong đó sử
dụng kết hợp từ khoá để phát hiện các cuộc tấn công trong lưu lượng mạng. Các
đánh giá được sử dụng một vài cuộc tấn công bao gồm cả đoán mật khẩu, truyền tải
một tập tin mật khẩu cho một máy chủ từ xa, và khai thác một lỗ hổng trong
chương trình mô-đun tải để có được tình trạng sử dụng mạnh trên một máy
Unix. NSM bỏ lỡ một số các cuộc tấn công cho đến khi từ khóa bổ sung thêm được
thêm vào.

1.3.2. Phòng thí nghiệm Lincoln MIT (MIT/LL)
MIT / LL đã thực hiện các thử nghiệm IDS định lượng rộng lớn nhất cho đến
nay. Tài trợ bởi Cơ quan Nghiên cứu Dự án Bộ Quốc phòng Mỹ (DARPA). MIT /

LL tiến hành thử nghiệm IDS quy mô lớn, nghiên cứu vào năm 1998 và 1999. Các
nỗ lực đánh giá năm 1999 tạo ra background traffic trực tiếp tương tự như trên một
căn cứ không quân có chứa hàng trăm người sử dụng trên hàng ngàn máy chủ. Hơn
200 trường hợp của 58 loại tấn công (bao gồm cả các cuộc tấn công tàng hình)
được cài vào trong bảy tuần tạo dữ liệu và hai tuần kiểm thử dữ liệu. Khác với đánh
giá năm 1998 của họ, đánh giá năm 1999 được thiết kế chủ yếu để đánh giá khả
năng của hệ thống nhằm phát hiện các cuộc tấn công mới mà không cần đào tạo lần
đầu tiên về các trường hợp tấn công. Các cuộc tấn công tự động được đưa ra chống
16 | P a g e


lại ba máy nạn nhân là UNIX (SunOS, Solaris, Linux), Windows, NT host, và một
bộ định tuyến trong sự hỗ trợ của nền lưu lượng truyền (background traffic). Tỷ lệ
phát hiện các cuộc tấn công, tỷ lệ báo động giả cho background traffic, và các
đường cong ROC đã tạo cho hệ thống IDS hơn 18 nghiên cứu và các loại tấn công
bao gồm DoS,thăm dò, remote-to-local, và các cuộc tấn công user-to-superuser. Các cuộc tấn công được tính là đã phát hiện nếu một IDS tạo ra một cảnh báo
cho các máy tính bị tấn công rằng lưu lượng tin được chỉ thị hoặc các hoạt động
trên một máy chủ nạn nhân được tạo ra bởi các cuộc tấn công. Một phân tích về
cuộc tấn công cũng đã được thực hiện để xác định nếu IDS có thể cung cấp chính
xác tên cho các cuộc tấn công cũ và chi tiết cuộc tấn công bao gồm cả các địa chỉ
IP nguồn, cổng được sử dụng, bắt đầu và kết thúc của cuộc tấn công. Kết quả
chứng minh rằng sự kết hợp giữa mạng và phương pháp tiếp cận dựa trên máy chủ
đã cung cấp vùng bao phủ tấn công tốt nhất.
1.3.3. Phòng thí nghiệm nghiên cứu không quân (AFRL)
AFRL cũng theo tài trợ của DARPA, tham gia với MIT / LL nghiên cứu đánh
giá IDS trong năm 1998 và 1999. Phương pháp của họ là tương tự như MIT / LL (họ
sử dụng một số lưu lượng truy cập và hệ tấn công phần mềm MIT / LL) nhưng tập
trung vào thử nghiệm IDS trong thời gian thực trong một môi trường mạng phân cấp
phức tạp hơn.
Hệ thống IDS đã được cài đặt trong một thử nghiệm, background traffic được

chạy trong bốn giờ, và các cuộc tấn công đã được đưa ra đối với các host ở giữa
background traffic này. AFRL mô phỏng một mạng lưới rộng lớn bởi phát triển phần
mềm để tự động gán tùy ý địa chỉ IP nguồn đến phiên mạng cá nhân chạy trên máy
tính thử nghiệm. Các thử nghiệm năm 1998 đánh giá ba nghiên cứu IDS dựa trên chữ
ký và một hệ thống chính phủ off-the-shelf (GOTS) cơ bản tương tự như NSM. Hệ
thống nghiên cứu về căn bản có tỷ lệ báo động giả thấp đáng kể so với hệ thống
17 | P a g e


GOTS, nhưng phát hiện tấn công tổng thể có độ chính xác vẫn còn khoảng 25% ở
mức báo động giả chấp nhận được.

1.3.4. MITRE
Tổng công ty MITRE đã tổ chức Intrusion Detection Fly-Off, một trong những
đánh giá đầu tiên của hệ thống phát hiện xâm nhập thương mại và chính phủ. Hoạt
động này là một cuộc điều tra về các đặc trưng và khả năng của mạng dựa trên
IDS. Bảy IDS đã được thử nghiệm bằng cách sử dụng một phương pháp hai giai
đoạn. Giai đoạn I bao gồm các cuộc tấn công tương đối đơn giản bằng cách sử dụng
các công cụ như SATAN. Giai đoạn này đã cho IDS khai thác một cơ hội để làm quen
với các IDS khác, và cho những kẻ tấn công một cơ hội để thực hành tấn công các hệ
thống. Giai đoạn II được thiết kế để mô phỏng một cuộc tấn công được xác định, liên
quan đến các cuộc tấn công tàng hình cả đơn giản và phức tạp hơn. Kết quả tính được
tạo ra là khả năng thời gian cảnh báo; báo cáo năng lực; phân tích khả năng offline; khả năng phản ứng; và hệ thống quản lý từ xa.
Những phân tích điểm yếu tiết lộ trong việc thực hiện và ổn định của một số hệ
thống kiểm thử. Hai trong số các hệ thống thương mại được thử nghiệm phát hiện
nhiều cuộc tấn công cấp độ thấp hơn so với ba hệ thống chính quyền phát triển, có lẽ
vì họ có nhiều chữ ký hơn cho các cuộc tấn công. Tuy nhiên hệ thống chính phủ phát
triển đã phù hợp hơn để phát hiện và phân tích các cuộc tấn công cấp cao thực hiện
trong phiên tương tác. Những kẻ tấn công với kiến thức nhất định của các chữ ký
được sử dụng trong IDS, đã có thể tạo ra các cuộc tấn công tàng hình không phát hiện

được.

1.3.5. Neohapsis/ Network-Computing

18 | P a g e


Từ năm 1999, tạp chí Network Computing đã tài trợ đánh giá các sản phẩm
phát hiện xâm nhập thương mại của Neohapsis Laboratories. Các đánh giá gần đây
nhất bao gồm 13 IDS thương mại và các mã nguồn mở Snort IDS. Kết quả định tính
tập trung vào đặc điểm thực tế bao gồm cả tính năng dễ sử dụng khung quản lý, ổn
định, chi phí hiệu quả, chất lượng chữ ký / chiều sâu, và dễ dàng tùy biến. Kết quả
định lượng bao gồm số lượng các cuộc tấn công được phát hiện và đôi khi mức độ
dung lượng tối đa có thể được xử lý trước khi IDS bắt đầu bỏ các gói dữ liệu, không
thực hiện việc kiểm tra chữ ký, hoặc phân mảnh các gói dữ liệu bị thất bại.

1.3.6. Nhóm NSS
Nhóm NSS đánh giá IDS và quét các lỗ hổng trong năm 2000 và 2001. Các báo
cáo của năm 2001 đánh giá IDS bao gồm 15 sản phẩm IDS thương mại và mã nguồn
mở Snort IDS. Phần lớn các báo cáo này trình bày chi tiết thông tin cho mỗi IDS trên
kiến trúc của nó, dễ dàng cài đặt và cấu hình. Mười hai IDS được so sánh bằng cách
sử dụng 18 hoặc 66 lỗ hỗng phổ biến có sẵn bao gồm quét cổng, DoS, Distributed
DoS, Trojans, Web, FTP, SMTP, POP3, ICMP, và các cuộc tấn công Finger. Các
cuộc tấn công chỉ được tính là phát hiện khi họ đã được báo cáo "càng đơn giản và rõ
ràng càng tốt." Tỷ lệ phát hiện tấn công được đo trên 100 M bit / s , mạng với không
có lưu lượng tin và lưu lượng nhỏ (64 byte) trong thế giới thực, và lưu lượng lớn
(1514 byte) các gói tin tiêu thụ lần lượt các giá trị 0%, 25%, 50%, 75% và 100% băng
thông mạng.

1.3.7. Network World Fusion

Một xem xét hạn chế hơn trong năm IDS thương mại đã được báo cáo bởi Tạp
chí Network World Fusion. Đánh giá này đã thảo luận tính năng dễ dàng thiết lập
cũng như sử dụng, nhưng nó cũng đánh giá độ phát hiện chính xác sử dụng 27 tấn
19 | P a g e


công phổ biến đưa ra đối với ba máy tính nạn nhân. Những cuộc tấn công web tàng
hình được tạo ra bằng cách sử dụng công cụ tấn công “whisker”.

1.4.

Những thách thức của Testing IDS
Có một số khía cạnh của các IDS khiến cho việc đánh giá IDS trở nên nhiều

thách thức hơn. Cụ thể được trình bày dưới đây.
1.4.1. Những khó khăn trong việc thu thập Scripts tấn công và phần mềm Victim
Một vấn đề mà đã kìm hãm sự tiến bộ trong lĩnh vực này là khó khăn trong việc
thu thập kịch bản tấn công và phần mềm nạn nhân. Để thu thập một lượng lớn số kịch
bản tấn công là một việc khó khăn và tốn kém. Trong khi kịch bản như vậy là phổ
biến rộng rãi trên Internet, nhưng vẫn phải mất thời gian để tìm thấy kịch bản có liên
quan đến một môi trường thử nghiệm cụ thể. Khi một kịch bản được xác định, với
một người có kinh nghiệm vững chắc cũng phải mất khoảng một tuần để xem xét các
mã, kiểm tra khai thác, xác định nơi các cuộc tấn công bỏ sót bằng chứng, tự động
hóa các cuộc tấn công, và tích hợp nó vào một môi trường thử nghiệm. Như thể hiện
trong Bảng 1, số lượng các kiểu tấn công được sử dụng trong đánh giá thực thi năm
2001 trong phạm vi từ 9 đến 66. Một vấn đề liên quan đó là rất khó khăn (nhưng
dường như cần thiết) để thu thập phần mềm nạn nhân phù hợp có liên kết với mỗi
kịch bản tấn công. Thường thì các kịch bản khác nhau chỉ làm việc với số phiên bản
rất cụ thể của phần mềm điều này rất khó khăn để đạt được.
Bản thân phần mềm cũng có thể khó khăn để có được bởi vì chi phí đắt hoặc

có thể là các phần mềm không thực sự công khai. Ngoài ra, phiên bản phần mềm cũ
hơn dễ bị tổn thương cũng không dễ dàng có được từ các nhà cung cấp. Phần mềm dễ
bị tổn thương là rất cần thiết cho những đánh giá và các gói tin tấn công có thể không
chỉ đơn giản đưa vào một IDS. Nếu không có thông tin về các tính năng được sử
20 | P a g e


dụng để phát hiện các cuộc tấn công, cách duy nhất để xác định xem một cuộc tấn
công được phát hiện là chạy thành công cuộc tấn công đó.
1.4.2. Những yêu cầu khác biệt cho những đánh giá IDS dạng Signature Based và
Anomaly Based
Mặc dù hầu hết các hệ thống phát hiện xâm nhập thương mại là Signature
Based, nhưng nhiều hệ thống nghiên cứu lại là Anomaly Based, và nếu một phương
pháp thử nghiệm IDS có thể làm việc cho cả hai thì nó sẽ là ý tưởng tốt. Điều này đặc
biệt quan trọng từ khi chúng tôi muốn so sánh hiệu suất của hệ thống nghiên cứu sắp
tới để những hệ thống thương mại hiện có.
Tuy nhiên, việc tạo ra một đánh giá duy nhất để bao gồm cả hai loại hệ thống
đặt ra một số vấn đề. Hệ thống Anomaly Based yêu cầu lưu lượng tin thông thường
cho quá trình tập huấn mà không bao gồm các cuộc tấn công. Theo MIT / LL 1999
đánh giá, kiểu dữ liệu tập huấn đặc biệt này cung cấp để đào tạo các hệ thống phát
hiện bất thường (Anomaly ), nhưng nó không có sẵn cho các đánh giá khác. Hệ thống
Anomaly Based cũng có thể tìm hiểu các thành phần lạ của phương pháp đánh giá và
qua đó thực hiện tốt mà không thực sự phát hiện thấy bất kỳ cuộc tấn công thực sự
nào. Điều này có thể xảy ra khi tất cả các cuộc tấn công trong một thử nghiệm được
phát động từ một user cụ thể, địa chỉ IP, subnet hoặc địa chỉ MAC. Tuy nhiên, hệ
thống Anomaly có thể tìm hiểu các đặc điểm tế nhị mà khó xác định trước như kích
thước cửa sổ gói tin, cổng, tốc độ đánh máy, lệnh set được sử dụng, cờ TCP, hoặc thời
hạn kết nối mà cho phép chúng thực hiện một cách giả tạo khá tốt trong các môi
trường kiểm thử. Trong khi đó mỗi IDS Signature Based lại phát hiện một tập hợp các
cuộc tấn công cụ thể.

21 | P a g e


1.4.3. Những yêu cầu khác biệt cho những đánh giá IDS Network Based với Host
Based
Đánh giá các IDS host based đặt ra một số khó khăn mà không có khi đánh giá
IDS network based. Đặc biệt, IDS network based có thể được kiểm tra offline bằng
cách tạo ra một tập tin log có chứa lưu lượng TCP và sau đó phát lại lưu lượng này tới
các IDS. Đây là một điểm thuận lợi bởi tất cả các IDS không phải test tại cùng một
thời điểm, và việc lặp lại test cũng dễ làm được.
Mặt khác, các IDS host based sử dụng một loạt các yếu tố đầu vào hệ thống để
xác định một hệ thống có đang bị tấn công hay không. Tập các yếu tố đầu vào này
thay đổi giữa các IDS. Ngoài ra, IDS host based được thiết kế để theo dõi một máy
chủ trái ngược với một nguồn cấp dữ liệu duy nhất ( giống như IDS network
based). Điều này trở nên khó khăn để hoạt động lại từ các tập tin log trong danh sách
để test một IDS host based .
1.4.4. Các phương pháp tiếp cận tới việc sử dụng Background Traffic trong đánh
giá IDS
i.

Đánh giá không sử dụng background traffic/logs
Trong thí nghiệm này, một IDS được thiết lập trên một máy chủ hoặc máy

mạng mà không hoạt động. Sau đó, các cuộc tấn công máy tính của bạn khởi động
trên máy chủ hoặc máy mạng này để xác định các IDS có thể phát hiện các cuộc tấn
công hay không. Kỹ thuật này có thể xác định một tỷ lệ hit IDS nhưng có thể không
nói gì về tình trạng dương tính giả.
Ưu điểm, Cách tiếp cận này rất hữu ích cho việc xác minh rằng một IDS có dấu
hiệu cho một tập hợp các cuộc tấn công và rằng IDS có thể dán nhãn đúng cho mỗi

tấn công đó. Hơn nữa cách tiếp cận này thường ít tốn kém trong việc thực thi hơn so
với cách tiếp cận thư viện, hoặc tạo ra background traffic or logs.
22 | P a g e


Tuy nhiên, một nhược điểm là test bằng cách sử dụng chương trình này được
dựa trên giả thuyết tiềm ẩn rằng một khả năng IDS phát hiện tấn công là như nhau
trên bất kể hoạt động background nào.

ii.

Đánh giá sử dụng traffic/logs thực
Đây là một phương pháp rất hiệu quả để xác định tỷ lệ hit (tỉ lệ bắt đúng) của

một IDS cho một mức độ cụ thể của hoạt động background. Đánh giá tỷ lệ hit sử
dụng trong kỹ thuật này có thể được đón nhận bởi vì các hoạt động background là có
thật và nó chứa tất cả các hoạt động background bất thường và tinh tế . Hơn nữa, kỹ
thuật này cho phép so sánh các tỷ lệ hit của IDS ở các cấp độ khác nhau
Tuy nhiên, có một số mặt hạn chế để sử dụng kỹ thuật này:
• Phần cứng hiện nay có nhiều khó khăn trong việc phát lại các gói dữ liệu
mạng với tốc độ hơn 100 Mb / giây và cố gắng song song hóa kết quả
tiến trình này trong các vấn đề sắp xếp trình tự gói tin.
• Những thí nghiệm này thường sử dụng một tập hợp nhỏ các máy tính nạn
nhân được thiết lập cho mục đích duy nhất là bị tấn công trong thời gian
thử nghiệm. Một số IDS có thể phát hiện rằng chỉ một số máy bị tấn công
và do đó nâng cao một cách giả tạo hiệu năng đánh giá của chúng
• Các hoạt động background thực được sử dụng có thể bao gồm một số bất
thường trên mạng, bằng cách nào đó có lợi cho một IDS hơn các IDS
khác. Điều này có thể xảy ra nếu một mạng thử nghiệm sử dụng giao
thức cụ thể được tiến hành sâu hơn bởi một IDS cụ thể . IDS xử lý một

giao thức chính sau đó có thể bỏ lỡ các cuộc tấn công mà nó phát hiện
được.
1.5.

Giải pháp nghiên cứu đánh giá IDS

1.5.1. Chia sẻ bộ dữ liệu
23 | P a g e


Có một nhu cầu lớn về bộ dữ liệu đánh giá IDS mà có thể được chia sẻ cởi mở
giữa nhiều tổ chức. Hiện tại bộ dữ liệu đã được sử dụng thường xuyên bởi các nhà
nghiên cứu. Nếu không có sự chia sẻ bộ dữ liệu, các nhà nghiên cứu IDS hoặc là phải
tiêu hao tài nguyên khổng lồ để tạo bộ dữ liệu độc quyền hoặc là sử dụng bộ dữ liệu khá
đơn giản và hạn hẹp cho quá trình đánh giá của họ.

1.5.2. Về dấu vết tấn công
Ở phần trước chúng tôi đã chỉ ra rằng việc thu thập một lượng lớn các kịch
bản tấn công cho mục đích đánh giá là rất khó khăn và tốn kém. Chúng ta có thể sử
dụng một biện pháp thay thế là sử dụng dấu vết tấn công thay vì dùng tới cuộc tấn
công thực sự.
Dấu vết tấn công là các tập tin log mà được tạo ra khi một cuộc tấn công được đưa
ra và nó xác định chính xác những gì đã xảy ra trong cuộc tấn công. Dấu vết như vậy
thường bao gồm các tập tin có chứa các gói tin mạng hoặc hệ thống các file tương ứng
với một thể hiện của một cuộc tấn công. Chúng tôi cần một sự hiểu biết tốt hơn về những
lợi thế và bất lợi của việc phát lại các dấu vết đó giống như một một phần của một đánh
giá IDS. Ngoài ra, có một nhu cầu rất lớn về bộ các dấu vết tấn công để cung cấp bảo mật
cho cộng đồng mạng. Thông tin như vậy có thể dễ dàng được thêm vào cơ sở dữ liệu
hiện có. Kết quả là dấu vết cơ sở dữ liệu tổn thương / tấn công có thể giúp các nhà
nghiên cứu đánh giá IDS và cũng sẽ cung cấp dữ liệu có giá trị cho các nhà phát triển

IDS.

1.5.3. Dọn dẹp dữ liệu thực
Dữ liệu thực tế thường không thể được phân phối do các vấn đề riêng tư và nhạy
cảm. Phương pháp này dùng để loại bỏ các dữ liệu bí mật trong background traffic trong
khi vẫn giữ được các tính năng cần thiết của traffic để có thể cho phép sử dụng dữ liệu
như vậy trong bài đánh giá IDS. Một bước tiến như thế sẽ làm giảm bớt sự cần thiết cho
24 | P a g e


các nhà nghiên cứu trong việc dành nhiều công sức tạo ra các môi trường mô phỏng với
chi phí cao.

1.5.4. Bộ dữ liệu báo động cảm biến
Một số hệ thống xâm nhập tương quan không sử dụng một dòng dữ liệu thô (như
mạng hoặc dữ liệu kiểm toán) là đầu vào. Nhưng thay vì dựa vào các cảnh báo và thông
tin tổng hợp báo cáo từ IDS, chúng ta cần phải phát triển các hệ thống có thể tạo ra các
tập tin log cảnh báo thực tế cho hệ thống đánh giá tương quan. Một giải pháp là triển
khai các cảm biến thực tế và cải thiện dòng cảnh báo kết quả bởi việc thay thế địa chỉ IP.

1.5.5. Sử dụng công nghệ mới
Công nghệ phát triển mới trong IDS bao gồm công nghệ “ meta-IDS” ; “IDS
appliances” ; và công nghệ “Application-layer”.
• Công nghệ “ meta-IDS” cố gắng giảm bớt gánh nặng về quản lý dữ liệu
nhà cung cấp phải vượt qua

• “IDS appliances” hứa sẽ tăng khả năng quản lý từ xa mạnh mẽ hơn
• Công nghệ “Application-layer” sẽ lọc lưu lượng tấn công tiềm năng để
scanner trên phân đoạn mạng chuyên dụng.
Những hướng phát triển mới tập trung vào các công nghệ mới cho các doanh

nghiệp hoặc nhà cung cấp dịch vụ và ví dụ đại diện của các nỗ lực nghiên cứu
nhằm giải quyết những khó khăn của dương tính giả, tắc nghẽn lưu lượng truyền,
và các cuộc tấn công nghiêm trọng từ các cảnh báo phiền phức.

25 | P a g e