Giám sát an ninh mạng bằng phương pháp phân tích tệp tin nhật ký hệ thống
GIÁM SÁT AN NINH MẠNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TỆP
TIN NHẬT KÝ HỆ THỐNG
Nguyễn Trọng Minh Hồng Phƣớc, Nguyễn Hoàng Duy, Nguyễn Minh Thắng
Khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh, HUTECH
TÓM TẮT
Giám sát an ninh mạng ngày càng được quan tâm nghiên cứu và áp dụng cho việc theo dõi một hệ thống
mạng máy tính, xem xét các thành phần hoạt động chậm lại hoặc không hoạt động và thông báo cho
quản trị viên về các mối đe doạ từ bên ngoài hoặc các vấn đề gây ra bởi các máy chủ bị quá tải, hư hỏng.
Từ đó, người quản trị hệ thống sẽ có các biện pháp giải quyết sự cố, phòng ngừa và ngăn chặn những
hành vi xâm nhập mạng trái phép. Phương pháp phân tích tệp tin nhật ký hệ thống đóng vai trò quan
trọng trong việc giám sát an ninh mạng. Bài báo đã đề cập đến việc giám sát an ninh mạng bằng phương
pháp phân tích tệp tin nhật ký hệ thống. Các kết quả thực nghiệm minh chứng phương pháp đề xuất cho
hiệu năng thực hiện cao, cả về độ chính xác và thời gian xử lý.
Từ khóa: An ninh mạng, điều tra số, giám sát mạng, khai thác dữ liệu mạng, tệp tin nhật ký.
1. GIỚI THIỆU
Giám sát an ninh mạng sử dụng nhiều loại dữ liệu khác nhau để phát hiện, xác minh và khai thác. Nhiệm
vụ chính của việc phân tích an ninh mạng là xác minh thành công hoặc cố gắng khai thác bằng cách sử
dụng dữ liệu và công cụ giám sát an ninh mạng.
Điều tra số [1] là sự phục hồi và điều tra thông tin tìm thấy trên các thiết bị kỹ thuật số vì nó liên quan đến
hoạt động tội phạm. Thông tin này có thể là dữ liệu trên các thiết bị lưu trữ, trong bộ nhớ điện tĩnh của
máy tính hoặc dấu vết của tội phạm mạng được lưu giữ trong dữ liệu mạng, chẳng hạn như tệp tin pcaps
và tệp tin nhật ký.
Các nhà phân tích an ninh mạng có thể thấy mình tiếp xúc trực tiếp với bằng chứng điều tra số chi tiết về
hành vi của các thành viên trong tổ chức. Các nhà phân tích phải biết các yêu cầu liên quan đến việc bảo
quản và xử lý các bằng chứng đó. Không làm như vậy có thể dẫn đến hình phạt hình sự cho tổ chức và
thậm chí các nhà phân tích an ninh mạng nếu ý định phá hủy bằng chứng được thiết lập.
Security Onion [2] là bộ công cụ mã nguồn mở của các công cụ giám sát an ninh mạng chạy trên nền
tảng Ubuntu Linux. Security Onion có thể được cài đặt độc lập hoặc dưới dạng nền tảng máy chủ. Một số
thành phần của Security Onion được sở hữu và bảo trì bởi các tập đoàn, chẳng hạn như Cisco và
Riverbend Technologies, nhưng được cung cấp dưới dạng nguồn mở.
Mối đe dọa liên tục thay đổi khi các lỗ hổng mới được phát hiện và các mối đe dọa mới phát triển. Khi
người dùng và tổ chức thay đổi, phương thức tấn công cũng vậy. Các tác nhân đe dọa đã học được cách
nhanh chóng thay đổi các tính năng khai thác của nó để tránh bị phát hiện.
Không thể thiết kế các biện pháp để ngăn chặn tất cả các khai thác. Khai thác chắc chắn sẽ trốn tránh các
biện pháp bảo vệ, bất kể chúng có thể tinh vi đến mức nào. Đôi khi, điều tốt nhất có thể được thực hiện là
phát hiện các khai thác trong hoặc sau khi chúng đã xảy ra. Nói cách khác, tốt hơn là có các cảnh báo đôi
khi được tạo ra bởi lưu lượng truy cập không gây hại, hơn là có các quy tắc bỏ lỡ lưu lượng độc hại. Vì lý
do này, cần phải có các nhà phân tích an ninh mạng lành nghề điều tra các cảnh báo để xác định xem
một vụ khai thác có thực sự xảy ra hay không.
263
2. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Phần này trình bài các phần của việc giám sát hệ thống mạng bằng phương pháp phân tích tệp tin nhật
ký hệ thống.
2.1. Tệp tin nhật ký (Log file)
Log là phần mở rộng tệp cho một tệp được tạo tự động có chứa bản ghi các sự kiện từ một số phần mềm
và hệ điều hành nhất định. Mặc dù chúng có thể chứa một số thứ, các tệp nhật ký thường được sử dụng
để hiển thị tất cả các sự kiện liên quan đến hệ thống hoặc ứng dụng đã tạo ra chúng [3].
Điểm quan trọng của tệp nhật ký là theo dõi những gì xảy ra trong hậu trường và nếu có chuyện gì xảy ra
trong một hệ thống phức tạp, bạn có quyền truy cập vào danh sách chi tiết các sự kiện diễn ra trước sự
cố.
2.2. Các loại dữ liệu trên mạng
Dữ liệu phiên [4] là bản ghi cuộc hội thoại giữa hai điểm cuối mạng, thường là máy khách và máy chủ.
Máy chủ có thể ở trong mạng doanh nghiệp hoặc tại một địa điểm được truy cập qua Internet. Dữ liệu
phiên là dữ liệu về phiên, không phải dữ liệu được khách hàng truy xuất và sử dụng. Dữ liệu phiên sẽ bao
gồm thông tin nhận dạng, chẳng hạn như bộ địa chỉ IP nguồn và đích, số cổng nguồn và đích và mã IP
cho giao thức được sử dụng. Dữ liệu về phiên thường bao gồm ID phiên, lượng dữ liệu được truyền theo
nguồn và đích và thông tin liên quan đến thời lượng của phiên.
Dữ liệu giao dịch [5] bao gồm các tin nhắn được trao đổi trong các phiên mạng. Nhật ký thiết bị được giữ
bởi máy chủ cũng chứa thông tin về các giao dịch xảy ra giữa máy khách và máy chủ. Các giao dịch thể
hiện các yêu cầu và trả lời sẽ được ghi vào nhật ký truy cập trên máy chủ. Phiên là tất cả lưu lượng truy
cập liên quan đến việc tạo ra yêu cầu, giao dịch là chính yêu cầu.
Giống như dữ liệu phiên, dữ liệu thống kê [6] là về lưu lượng mạng. Dữ liệu thống kê được tạo ra thông
qua việc phân tích các dạng dữ liệu mạng khác. Từ những phân tích này, các kết luận có thể được đưa ra
để mô tả hoặc dự đoán hành vi mạng. Các đặc điểm thống kê về hành vi mạng bình thường có thể được
so sánh với lưu lượng mạng hiện tại trong nỗ lực phát hiện sự bất thường. Thống kê có thể được sử
dụng để mô tả số lượng biến thể thông thường trong các mẫu lưu lượng mạng để xác định các điều kiện
mạng nằm ngoài phạm vi đó. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê sẽ tăng báo động và điều tra kịp thời.
Phân tích hành vi mạng (NBA) và Phát hiện bất thường hành vi mạng (NBAD) là các phương pháp tiếp
cận giám sát an ninh mạng sử dụng các kỹ thuật phân tích nâng cao để phân tích dữ liệu từ xa của
NetFlow (Cisco) hoặc Xuất thông tin giao thức Internet (IPFIX). Các kỹ thuật như phân tích dự đoán và trí
tuệ nhân tạo thực hiện các phân tích nâng cao về dữ liệu phiên chi tiết để phát hiện các sự cố bảo mật
tiềm ẩn [7].
2.3. Điều tra dữ liệu mạng
Nhiệm vụ chính của một nhà phân tích an ninh mạng là xác minh các cảnh báo bảo mật. Tùy thuộc vào tổ
chức, các công cụ được sử dụng để làm điều này sẽ khác nhau. Ví dụ, một hệ thống bán vé có thể được
sử dụng để quản lý tài liệu và phân công nhiệm vụ. Trong Security Onion, nơi đầu tiên mà một nhà phân
tích an ninh mạng sẽ đến để xác minh cảnh báo là Sguil.
Sguil [8] tự động tương quan các cảnh báo tương tự thành một dòng duy nhất và cung cấp một cách để
xem các sự kiện tương quan được đại diện bởi dòng đó. Để hiểu được những gì đã xảy ra trong mạng,
có thể hữu ích khi sắp xếp trên cột CNT để hiển thị các cảnh báo với tần suất cao nhất.
Sguil cung cấp khả năng cho nhà phân tích an ninh mạng xoay quanh các nguồn thông tin và công cụ
khác. Các tệp nhật ký có sẵn trong ELSA, các gói chụp có liên quan có thể được hiển thị trong Wireshark
và bản sao các phiên TCP và thông tin Bro cũng có sẵn.
264
Ngoài ra, Sguil có thể cung cấp độ tin cậy cho Hệ thống phát hiện tài nguyên thời gian thực thụ động
(PRADS) [9] và thông tin cấu hình mạng phân tích bảo mật (SANCP) [10].
PRADS thu thập dữ liệu hồ sơ mạng, bao gồm thông tin về hành vi của tài nguyên trên mạng. PRADS là
một nguồn sự kiện, như Snort và OSSEC. Nó cũng có thể được truy vấn thông qua Sguil khi một cảnh
báo cho biết rằng một máy chủ nội bộ có thể đã bị xâm phạm. Thực hiện truy vấn PRADS từ Sguil có thể
cung cấp thông tin về các dịch vụ, ứng dụng và tải trọng có thể liên quan đến cảnh báo. Ngoài ra, PRADS
phát hiện khi tài sản mới xuất hiện trên mạng.
2.4. Biểu ngữ hình thức
AWK [11] là ngôn ngữ lập trình được thiết kế để thao tác với các tệp văn bản. Nó rất mạnh mẽ và đặc biệt
hữu ích khi xử lý các tệp văn bản trong đó các dòng chứa nhiều trường, được phân tách bằng ký tự phân
cách. Các tệp nhật ký chứa một mục nhập trên mỗi dòng và được định dạng dưới dạng các trường được
phân tách bằng dấu phân cách, làm cho AWK trở thành một công cụ tuyệt vời để chuẩn hóa.
2.5. Phân tích xác định và phân tích xác suất
Các kỹ thuật thống kê có thể được sử dụng để đánh giá rủi ro khai thác thành công trong một mạng nhất
định. Kiểu phân tích này có thể giúp những người ra quyết định đánh giá tốt hơn chi phí giảm thiểu mối đe
dọa với thiệt hại mà việc khai thác có thể gây ra.
Hai cách tiếp cận chung được sử dụng để làm điều này là phân tích xác định và xác suất. Phân tích xác
định [12] đánh giá rủi ro dựa trên những gì đã biết về lỗ hổng. Nó giả định rằng để khai thác thành công,
tất cả các bước trước trong quy trình khai thác cũng phải thành công. Loại phân tích rủi ro này chỉ có thể
mô tả trường hợp xấu nhất. Tuy nhiên, nhiều tác nhân đe dọa, mặc dù nhận thức được quá trình thực
hiện khai thác, có thể thiếu kiến thức hoặc chuyên môn để hoàn thành thành công từng bước trên con
đường dẫn đến khai thác thành công. Điều này có thể cung cấp cho các nhà phân tích an ninh mạng một
cơ hội để phát hiện khai thác và ngăn chặn nó trước khi nó tiến hành thêm nữa.
Phân tích xác suất [13] ước tính thành công tiềm năng của một khai thác bằng cách ước tính khả năng
nếu một bước trong khai thác được hoàn thành thành công thì bước tiếp theo cũng sẽ thành công. Phân
tích xác suất đặc biệt hữu ích trong phân tích bảo mật mạng thời gian thực, trong đó có nhiều biến số
đang diễn ra và một tác nhân đe dọa nhất định có thể đưa ra quyết định chưa biết khi khai thác được theo
đuổi.
Phân tích xác suất dựa trên các kỹ thuật thống kê được thiết kế để ước tính khả năng xảy ra sự kiện dựa
trên khả năng các sự kiện trước đó sẽ xảy ra. Sử dụng loại phân tích này, các con đường có khả năng
khai thác nhất có thể được ước tính và sự chú ý của nhân viên an ninh có thể được tập trung vào việc
ngăn chặn hoặc phát hiện khả năng khai thác.
Trong một phân tích xác định, tất cả các thông tin để thực hiện khai thác được giả định là đã biết. Các đặc
điểm của khai thác, chẳng hạn như việc sử dụng số cổng cụ thể, được biết đến từ các trường hợp khai
thác khác hoặc do các cổng được tiêu chuẩn hóa đang được sử dụng. Trong phân tích xác suất, người ta
cho rằng số cổng sẽ được sử dụng chỉ có thể được dự đoán với một mức độ tin cậy nào đó. Trong tình
huống này, một khai thác sử dụng số cổng động, chẳng hạn, không thể được phân tích một cách xác
định. Khai thác như vậy đã được tối ưu hóa để tránh bị phát hiện bởi tường lửa sử dụng quy tắc tĩnh.
3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Chương này trình bày các kết quả thực nghiệm của phương pháp đề xuất. Phương pháp đề xuất được
thực nghiệm trên tảng ảo hoá từ phần mềm Orcale VM VirutalBox, với hai máy tính tham gia vào mô hình
là CyberOps Workstation và Metaploit.
265
3.1. Mô hình thực nghiệm
Chuyển đường dẫn truy cập bằng lệnh cd đến thư mục /home/analyst/lab.support.files/ . Log được tìm
thấy trong tập tin applicationX_in_epoch.log thuộc máy ảo CyberOps Workstation VM.
Chuyển đổi Epoch thành dấu thời gian có thể đọc được với AWK. AWK là ngôn ngữ lập trình được thiết
kế để thao tác với các tệp văn bản. Nó rất mạnh mẽ và đặc biệt hữu ích khi xử lý các tệp văn bản trong
đó các dòng chứa nhiều trường, được phân tách bằng ký tự phân cách. Các tệp nhật ký chứa một mục
nhập trên mỗi dòng và được định dạng dưới dạng các trường được phân tách bằng dấu phân cách, làm
cho AWK trở thành một công cụ tuyệt vời để chuẩn hóa.
Tệp nhật ký ở trên được tạo bởi ứng dụng X. Các khía cạnh liên quan của tệp là:
– Các cột được phân tách hoặc phân tách bằng dấu | thuộc tính. Do đó, tập tin có năm cột.
– Cột thứ ba chứa dấu thời gian trong Unix Epoch.
– Các tập tin có một dòng thêm vào cuối. Điều này sẽ quan trọng sau này trong khi thử nghiệm.
Dùng lệnh AWK để chuyển đổi và in kết quả ra màn hình:
awk 'BEGIN {FS=OFS="|"}{$3=strftime("%c",$3)} {print}' applicationX_in_epoch.log
Dùng lệnh AWK để chuyển đổi log và ghi log và tập tin applicationX_in_hman.log
awk 'BEGIN {FS=OFS="|"}{$3=strftime("%c",$3)} {print}' applicationX_in_epoch.log >
applicationX_in_human.log
266
Dùng lệnh AWK để chuyển đổi và in kết quả ra màn hình
3.2. Kịch bản tấn công
Máy tấn công (Attacker) thực hiện các mã lệnh tấn công vào máy chủ dữ liệu Metaploit.
Người quản trị tổ chức ngăn chặn tấn công tạm thời thông qua các công cụ hỗ trợ từ máy chủ CyberOps
Worksation.
Sau khi hoàn tất quá trình ngăn chặn tấn công từ Attacker, người quản trị truy cập vào máy chủ nhật ký
Security Onion.
Truy cập thành công vào máy chủ nhật ký, người quản trị sử dụng màn hình giám sát truy vấn các tập tin
nhật ký từ máy chủ nhật ký.
Dùng các dữ liệu từ tập tin nhật ký để phân tích chi tiết cuộc tấn công. Từ việc phân tích trên, người quản
trị sẽ có những giải pháp khắc phục và vá lỗ hỏng.
3.3. ELSA log
Dùng lệnh cd chuyển đường dẫn đến thư mục chứa tập tin nhật ký ELSA.
3.4. Snort log
Dùng lệnh cd chuyển đường dẫn đến thư mục chứa tập tin nhật ký Snort.
267
3.5. Bro log
Dùng lệnh cd chuyển đường dẫn đến thư mục chứa tập tin nhật ký Bro.
3.6. Various log
Dùng lệnh cd chuyển đường dẫn đến thư mục chứa tập tin nhật ký Sguil.
4. KẾT LUẬN
Bài toán giám sát an ninh mạng bằng phương pháp phân tích tệp tin nhật ký hệ thống là vấn đề cơ bản
trong việc phân tích, xác định các truy cập trái phép từ bên ngoài cũng như nội tại của hệ thống mạng
máy tính. Từ đó, quản trị viên hệ thống mạng máy tính của một cơ quan, doanh nghiệp sẻ đề ra các biện
pháp phòng tránh và ngăn chặn các mối đe dọa đến sự vận hành ổn định của hệ thống. Đề tài đã đề xuất
phương pháp giám sát an ninh mạng bằng việc phân tích tệp tin nhật ký hệ thống qua nhiều hình thức
khác nhau. Bài toán này đặt ra một thách thức lớn đối với các hệ thống hiện tại trong việc nâng cao khả
năng bảo mật, chống lại các cuộc tấn công từ các tin tặc. Hướng phát triển của đề tài là tiếp tục nâng cao
sự tối ưu trong việc ghi nhận và khai thác dữ liệu từ tập tin nhật ký hệ thống, qua đó nâng cao hiệu quả
trong việc giám sát.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
Simson L.Garfinkel, Digital forensics research: The next 10 years, 2010.
[2]
Paul SyversonGene TsudikMichael ReedCarl Landwehr, Towards an Analysis of Onion Routing
Security, 2001.
[3]
[4]
Lorraine F. BarrettWilliam C. Russell, Outputting a Network device Log file, 1995.
Gideon FostickGil Bul, Voice session Data session interoperability in the Telephony environment,
2004.
[5]
Edward W. Fordyce, IIIBarbara Elizabeth Patterson, Payment account processing which Conveys
financial transaction data and non Financial transaction data, 2008.
[6]
[7]
Jeffrey Heer, George Robertson, Animated Transitions in Statistical Data Graphics, 2007.
B. Claise, Ed., Specification of the IP Flow Information Export (IPFIX) Protocol for the Exchange of
IP Traffic Flow Information, 2008.
268
[8]
[9]
BS Chaudhari, DRRS PRASAD, Particle Swarm Optimization Based Intrusion Detection for Mobile
Ad-hoc Networks, 2015.
TM Lin, CH Lee, JP Cheng, Prioritized random access with dynamic access barring for MTC in
3GPP LTE-A networks, 2014.
[10] G Vandenberghe - International Workshop on Visualization for Computer, Network traffic
exploration application: A tool to assess, visualize, and analyze network security events, 2008.
[11] SA Edwards, The Programming Language Landscape, 2014.
[12] EM Daly, M Haahr, Social network analysis for routing in disconnected delay-tolerant manets, 2007.
[13] X Liu, X Zhang, D Yang - IEEE Communications Letters, Outage probability analysis of multiuser
amplify-and-forward relay network with the source-to-destination links, 2011.
269
7 trang
21300
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giám sát an ninh mạng bằng phương pháp phân tích tệp tin nhật ký hệ thống", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giam_sat_an_ninh_mang_bang_phuong_phap_phan_tich_tep_tin_nha.pdf
