天清入侵防御系统产品白皮书.docx
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天清入侵防御系统产品白皮书
产品白皮书
天清入侵防御系统（）
（IntrusionPreventionSystem）
版本标识：
6.0.1
单位：
北京启明星辰信息技术有限公司
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“天清”为启明星辰信息技术有限公司的注册商标，不得侵犯。
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目录
第1章概述3
关于天清3
入侵防御4
入侵防御系统和入侵检测系统4
第2章深层防御与精确阻断5
深层防御5
精确阻断6
第3章产品技术特点6
串行防御和免疫防护6
高效的数据处理性能7
权威性的检测特征库7
准确的攻击检测能力8
简易便捷的管理部署9
灵活的安全策略管理9
丰富的响应分析方式9
完善的系统可靠保障10
第4章部署结构11
常规部署模式11
双重链路部署11
多层结构部署12
第5章综述13
第1章概述
1.1关于天清
天清入侵防御系统（IntrusionPreventionSystem）是启明星辰信息技术有限公司自行研制开发的入侵防御类网络安全产品。
天清入侵防御系统围绕深层防御、精确阻断这个核心，通过对网络中深层攻击行为进行准确的分析判断，在判定为攻击行为后立即予以阻断，主动而有效的保护网络的安全。
启明星辰坚信，不了解黑客技术的最新发展，就谈不上对黑客入侵的有效防范。
为了了解黑客活动的前沿状况，把握黑客技术的动态发展，深化对黑客行为的本质分析，预防黑客的突然袭击并以最快速度判断黑客的最新攻击手段，启明星辰专门建立了积极防御实验室（V-AD-LAB），通过持续不断地研究、实践和积累，逐渐建立起一系列数据、信息和知识库作为公司产品、解决方案和专业服务的技术支撑，如攻击特征库、系统漏洞库、系统补丁库和IP定位数据库等。
启明星辰在入侵检测技术领域的成就受到了国家权威部门的肯定和认可，成为国家计算机网络应急技术处理协调中心（CNCERT）和CNCVE的承建单位.
启明星辰对国内外最新的网络系统安全漏洞与应用软件漏洞一直进行着最及时和最紧密的跟踪，对重大安全问题成立专项研究小组进行技术攻关，并将发现的漏洞及时呈报给国际CVE（Common?
Vulnerabilities?
and?
Exposures）组织。
目前已有多个漏洞的命名被国际CVE组织采用，获得了该组织机构唯一的标识号。
天清入侵防御系统强大的功能、简单的操作、友好的用户界面、全面的技术支持解除了您的后顾之忧，是您值得信赖的网络安全产品。
1.2入侵防御
首先我们来探讨一个问题：
入侵攻击行为包括哪些？
什么样的行为可以称为入侵攻击行为？
我们来看对入侵行为的标准定义：
入侵是指在非授权的情况下，试图存取信息、处理信息或破坏系统以使系统不可靠，不可用的故意行为。
通常提到对入侵行为的防御，大家都会想到防火墙。
防火墙作为企业级安全保障体系的第一道防线，已经得到了非常广泛的应用，但是各式各样的攻击行为还是被不断的发现和报道，这就意味着有一类攻击行为是防火墙所不能防御的，比如说应用层的攻击行为。
想要实现完全的入侵防御，首先需要对各种攻击能准确发现，其次是需要实时的阻断防御与响应。
防火墙等访问控制设备没有能做到完全的协议分析，仅能实现较为低层的入侵防御，对应用层攻击等行为无法进行判断，而入侵检测等旁路设备由于部署方式的局限，在发现攻击后无法及时切断可疑连接，都达不到完全防御的要求。
想要实现完全的入侵防御，就需要将完全协议分析和在线防御相融合，这就是入侵防御系统（IPS）：
online式在线部署，深层分析网络实时数据，精确判断隐含其中的攻击行为，实施及时的阻断。
1.3入侵防御系统和入侵检测系统
入侵检测系统、入侵防御系统是两款互相独立，但又有着内在联系的安全产品：
入侵检测系统以旁路方式部署，监视交换机上的所有实时传输数据，专注的是全面检测、有效呈现，这意味着入侵检测系统是作为安全监督管理工具存在，提供给用户全面的信息展现，为改善用户网络的风险控制环境提供决策依据。
入侵防御系统以在线方式部署，实时分析链路上的传输数据，对隐藏在其中的攻击行为进行阻断，专注的是深层防御、精确阻断，这意味着入侵防御系统是作为安全防御工具存在，解决用户面临的实际应用上的难题，进一步优化用户网络的风险控制环境。
关注点的不同、部署目标的不同决定了两款产品在客户价值上的差异和发展方向上的不同。
对于那些重点关注风险控制，由于风险管理要求不高，对检测和监控无具体要求的行业，使用入侵防御系统就可以很好的满足其安全需求。
对于那些IT设施是其业务运营基础的行业，IT设施的风险将极大影响其经营风险，他们既关注风险管理又关注风险控制，希望通过风险管理不断完善风险控制措施，这种类型的用户需要的是入侵检测和入侵防御相结合的解决方案。
对于只关注风险管理的检测与监控，监督风险控制的改进状况的监督管理机构和部门，防御具体的攻击行为不是其工作的重点，他们需要的是能够全面呈现风险信息的入侵检测系统。
第2章深层防御与精确阻断
2.1深层防御
有数据显示，70%以上的攻击行为发生在传输层和应用层之间，我们称这类4-7层上的攻击为深层攻击行为。
深层攻击行为有如下特点：
第一：
新攻击种类出现频率高，新攻击手段出现速度快。
据美国CERT/CC的统计数据，2006年共收到信息系统漏洞报告8064个，比2005年增长了%，漏洞数量的迅速增长标志着新攻击类型的迅速增长，而在同一份报告中，采用分布式蜜罐技术捕获的新攻击样本数量平均每天有近100个，最多的一天几近700，这意味着平均每天发现100种新的攻击手段，最多的一天发现的新攻击手段可多达700种，这是一个非常惊人的数据。
第二：
攻击过程隐蔽。
文件捆绑：
打开一份文档，结果执行了一个与文档捆绑的木马程序；文件伪装：
可爱的熊猫图片，竟然是蠕虫病毒；跨站脚本攻击：
仅仅是访问了一个网站的页面，就被安上了间谍软件。
攻击行为正以越来越可以乱真的面貌出现。
除了深层攻击行为这些自身的特点外，越来越多的业务应用，也增加了判断攻击行为的难度：
到底是正常的应用还是是违规的应用呢？
如何更好的实现对这些深层攻击的防御，是入侵防御系统需要解决的问题。
深层需要高效和准确，防御则意味着及时的阻断，深层防御需要兼顾两者。
2.2精确阻断
启明星辰认为：
深层防御之道，精确阻断为先。
精确阻断是深层防御的先决条件：
没有实现对攻击行为的准确判断，误阻断了正常业务或者是没有阻断那些隐藏的、变形的攻击行为，都将给客户带来巨大的损失。
而深层防御也对精确阻断提出了更高的要求：
不能对新的攻击行为实现精确的阻断，深层防御就无从谈起。
深层防御、精确阻断，是天清入侵防御系统客户价值的核心。
第3章产品技术特点
3.1串行防御和免疫防护
天清入侵防御系统支持串行接入模式，串接在网络当中，以边界防护设备的形式接入网络，任何对受保护网络的访问数据都将穿过防御引擎。
其标准的接入方式如下图所示：
图2：
串接模式的部署
和传统入侵检测设备不同的串接模式，加强了实时防御功能。
和传统的边界防护设备防火墙相比，两者的区别如下图所示：
图3：
防火墙和IPS的不同阻断
在发现攻击行为之后，天清入侵防御系统可以主动的阻断这些攻击行为，对内部网络的系统实现免疫防护。
即使内部系统存在相应的风险漏洞也可以由入侵防御引擎来将实现先于攻击达成的防护。
3.2高效的数据处理性能
天清入侵防御系统有一个显着的特点就是可以支持串行接入模式。
正如很多边界防护设备一样，串行的接入模式需要面对的一个主要问题是如何使设备不成为网络传输的瓶颈。
天清入侵防御系统在原有的高性能报文处理架构之上，还采用了如下技术来确保传输性能：
POLL技术：
在通常的系统中，数据处理都是采用中断响应机制来进行的。
采用中断在数据包较少的情况下，是一个比较好的解决方案，但在数据量较大的情况下，尤其是在千兆级环境下，处理大量中断所消耗的系统资源是相当可观的，我们在这里采用了轮询方式的poll技术，CPU一直保持工作状态，而并且等待唤醒状态，以节约在大数据量情况下的CPU开销。
在对数据包的转发中采用poll技术，可以确保较低的传输时延。
驱动的内部无锁技术：
常见的数据结构有这么三种：
堆栈、队列和树。
在不同的情况下，采用不同的数据结构，我们对捕获后的数据的存储方式采用的是环状队列，也就是说，无需等待中断，随时都可以从存储空间中实时获得可进行分析的数据，
自适应的CPU负载均衡技术：
我们将每一个实际的CPU都虚拟成了多个虚拟的CPU，分别用于处理不同的事务：
分别处理中断、检测和通讯等。
以上这三项技术的协同应用，使得天清入侵防御系统在数据包的处理性能方面有着出众的表现。
其微秒级的分析时延，完全可以适应电信级用户网络环境需求。
3.3权威性的检测特征库
启明星辰认为，基于误用的检测方法其核心就是检测特征（signature）的提取，构造一个好的入侵防御系统，依赖于能否准确地提取和描述检测特征。
特别是在串行环境下，明晰而精确的检测特征将会是决定保护措施优劣的重要砝码。
天清入侵防御系统在提炼检测特征的时候采用了如下两种方式：
方式A：
基于漏洞机理的分析方法。
利用漏洞机理的方法来提取和定义特征，可以实现检测和具体攻击工具的无关性，特别对于防止新型变种的攻击和攻击工具改造非常有效。
方式B：
基于攻击过程的分析方法。
攻击过程分析法则是完全站在攻击者的角度，破析完整的攻击过程，可以判断攻击是处在攻击尝试阶段还是已经攻击成功。
另外，天清入侵防御系统中对检测特征的定义都是通过统一的标准化VT++语言来描述，VT++语言的使用，不但保证了特征的快速更新，还向用户提供了便于自行定义检测特征的接口，从而扩充了检测内容和范围。
天清入侵防御系统的检测防御规则库全面兼容CVE和CNCVE，对用户而言，提供了更详细了解网络中发生行为的机会。
3.4准确的攻击检测能力
入侵检测系统对客户带来的价值体现在对攻击和可疑行为的及时发现和主动响应上，而实现及时的发现，就要求入侵检测系统拥有全面的攻击检测能力。
天清入侵防御系统在对数据链路层到应用层的网络数据全面分析的基础之上，融合漏洞分析信息，可以对上报的攻击事件进行事先的预分析，达到精确报警的目的。
此外，天清入侵防御系统采用了启明星辰公司设计并实现的高效协议自识别方法——VFPR（VenusFastProtocolRecognition），该协议自识别方法基于协议指纹识别和协议规则验证技术实现，能够在网络协议通信初期根据前期网络报文特征自动识别所属协议类型，并采用预先建立的协议验证规则进一步验证协议识别结果正确性。
VFPR方法包括前期协议样本特征提取和在线协议识别两个阶段，其中，协议样本特征提取阶段包括协议类型样本的协议指纹提取和相应协议验证规则建立过程，协议识别阶段包括协议指纹快速匹配和协议识别结果快速验证等过程方法。
VFPR方法的协议指纹识别过程基于快速哈希表方法实现，而协议验证规则执行过程基于高效的专用网络报文处理虚拟机实现。
通过使用VFPR方法，对于一些采用非常规端口的协议也能实现及时的识别和检测。
3.5简易便捷的管理部署
对于使用网络安全产品的用户而言，简单管理的第一步就是简单的部署方式，天清入侵防御系统遵循了“零更改”的部署原则。
基于这个原则，天清入侵防御系统可以很容易的接入到用户网络当中，并且不会对网络拓扑、应用服务、运营性能造成任何影响。
用户无需设置交换机镜像，而只需将入侵防御引擎透明接入到网络中，便可即时开始对网络的防护。
天清入侵防御系统除了支持标准的单层部署模式外，还支持多级分布式的部署方式。
特别的，对于大规模部署的用户来说，可以按照自身网络的行政业务结构，来部署与之紧密结合的集中监管、统一控制的分级控制体系。
通过集中下发防御策略，使得上级部门可以实现全网统一的安全防御策略，通过统一上报的信息上传机制，使得上级部门可以及时了解各下属单位及全网的安全状况，以便及时修改和更新防御策略。
另外，天清入侵防御系统还支持了多监控台设置，多个用户可以仅安装信息显示中心系统，并连接到天清入侵防御系统的控制中心，来实时接收所有上报的报警信息。
此种方式特别的适合于有分权管理需求的用户。
3.6灵活的安全策略管理
天清入侵防御系统采用基于策略的防护方式，内置了多种默认安全策略集，用户可以根据需要选择最适合自己需要的策略，以达到最佳防护效果。
除了默认的安全策略集外，天清入侵防御系统还提供了向导式的策略管理方式，在策略集间还可实现与、或、并、交等逻辑操作，便于用户自定义选择最佳安全策略。
对于初次使用天清入侵防御系统的客户，天清还提供了动态策略调整的方式，可以根据预设事件发生的频率来自动调整使用的安全策略，从而实现减少日志量和自动修改事件风险级别。
3.7丰富的响应分析方式
天清入侵防御系统在发现网络中的各种攻击和违规行为后，除了主动式的阻断外，还可以通过多种响应方式及时通知系统管理员得知，这些方式包括：
屏幕显示报警
后台日志记录
SNMPTrap信息
发送电子邮件
声音报警和执行自定义程序
……
除了实时的响应方式外，天清入侵防御系统对储存在后台数据库中的日志信息还提供了多种的分析手段。
用户可以从系统提供的100余种默认报表模版中进行选择，既可以对事件详细追踪处理，也可以发现主要安全事件的焦点所在。
天清入侵防御系统还提供了多样化的日志过滤查询条件，用户可以进行自主定义习惯的查询模式，进行有效的日志分析查询，报表的题头、内容、字段可供用户自主调整。
通过对于缺省模版的选择和自定义过滤查询条件，用户可以进行自主制定多样化的分析报告模版并进行保存使用。
对于生成的报表，用户还可以手动、自动导出为多种常用格式（如：
WORD\EXCEL），并设置邮件定时发送报告功能。
3.8完善的系统可靠保障
和传统的入侵检测系统不同，串行接入的天清入侵防御系统对系统可靠性的要求要高出许多，在一些特殊情况下，确保网络业务是第一要义。
这些特殊情况包括：
特殊情况一：
掉电及硬件故障。
掉电对网络设备的危害是不言而喻的。
特别的，当串接在网络中的入侵防御系统掉电了，对业务层面的影响将会是巨大的。
同样，入侵防御系统出现硬件故障，也将对业务运营造成影响。
特殊情况二：
系统软件故障。
天清入侵防御系统内置WatchDog功能，对入侵防御引擎的系统状态实现实时的监控。
一旦发现防御引擎出现软件故障，即刻启动BYPASS功能。
图4：
BYPASS的示意图
第4章部署结构
4.1常规部署模式
典型部署位置如下图所示：
图5：
常规部署模式
A类型的部署：
边界防护，放置在防火墙的外面。
所有想要进入网络内部的数据都将通过检测引擎，可以将所有的恶意行为阻拦在整个网络之外。
B类型的部署：
内部防护，放在防火墙设备的后面，对经过防火墙过滤后的数据进行分析，作为第二道大门存在。
边界防护部署可以让用户了解网络的最真实状况，什么时间有什么人对企业网络做了什么事情，而不论这些行为是否能进入到网络当中来。
同时，大量的报警信息可能会使管理员陷入难以完全分析的境地。
内部防护部署则避免了这一现象的产生，更加专注于检测能够通过访问控制设备进入到网络中来的数据信息。
4.2双重链路部署
天清支持双重链路的部署方式（C类型的部署），一台检测引擎上可以串接两路防御。
在有设备冗余备份的环境中，可以使用一台设备就完成冗余备份的需求。
图6：
双重链路部署模式
4.3多层结构部署
天清入侵防御系统同时也支持大规模跨地域的管理部署模式，控制中心可以下接防御引擎，也可以挂接子控制中心。
图7：
多层结构部署模式
总控制中心可以同时管理子控制中心和防御引擎，而子控制中心也可以同时管理自己的下级控制中心和防御引擎。
可灵活设置成与行政业务管理流程紧密结合的集中监控、多层管理的分级体系。
通过策略下发机制，使上级部门能够统一全网的安全防护策略；通过信息上传机制，使上级部门能够及时了解和监控全网的安全状态。
第5章综述
防火墙系统可以很好地控制那些不被允许访问您内部网络的数据通讯行为，传统的入侵检测系统可以很好的监管您网络内部的一切网络通讯行为，但对于那些有权限进入您内部网络的恶意代码来说，需要有一道屏障性的防御措施来有效的抵御那些防火墙系统所不能发现、传统的入侵检测系统所不能阻止的攻击行为。
天清入侵防御系统给了您一个最佳的选择：
及时发现+主动阻止。
对于网络应用越来越广泛的今天，各种类型的攻击行为层出不穷，天清入侵防御系统这种一站式安全防护产品，必将在确保业务系统的连续运行和安全性方面起到重要的、不可替代的作用。
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