Kann Big Data Security unsere IT-Sicherheitssituation verbessern?

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1 Kann Big Data Security unsere IT-Sicherheitssituation verbessern? Prof. Dr. (TU NN) Norbert Pohlmann Institut für Internet-Sicherheit if(is) Westfälische Hochschule, Gelsenkirchen

2 Inhalt Motivation Big Data Security Prinzipielle IT-Sicherheitsstrategien Big Data Security Zusammenfassung 2

3 Inhalt Motivation Big Data Security Prinzipielle IT-Sicherheitsstrategien Big Data Security Zusammenfassung 3

4 Motivation Big Data Security Kein angemessener Schutz vorhanden! Professionelle Hacker greifen alles erfolgreich an! US Firmen (Google, RSA, ) US Regierungsorganisationen Ist ein internationales Problem, das alle betrifft! Die größten IT-Sicherheitsherausforderungen im Internet Zu viele Schwachstellen in Software Ungenügender Schutz vor Malware Verwendung von schlechten Authentikationsmechanismen, wie Passwort NSA und Co. sammeln alle Daten und werten fleißig aus! Manipulation der IT und IT-Sicherheitsmechanismen Zugriff auf unsere Daten (sehr viel Geld, Patiot Act, ) 4

5 Komplexe und schnell verändernde IT-Infrastrukturen $ $ $ $ Gelegenheit macht Diebe 5

6 Advanced Persistent Threat (APT) Eine besondere Herausforderung Gezielter Angriff Aufwendige Hintergrundinformationen eines Opfer-IT-Systems und dessen Umgebung (IT-Intrastruktur, Technologien, Personen, ) Großer Aufwand (Advanced) Mit komplexen Angriffstechnologien und -taktiken sowie professionellen Angreifern und (die besten der Welt virtuellen Zusammenarbeit) Social Engineering Möglichst lange (Persistent) unentdeckt bleiben Langfristiges Auslesen von wertvollen Daten Manipulation von IT-Systemen (Stuxnet) Wir haben heute im Prinzip keine passenden Abwehrtechnologien gegen APTs im Einsatz! Motivation für Big Data Security 6

7 Inhalt Motivation Big Data Security Prinzipielle IT- Sicherheitsstrategien Big Data Security Zusammenfassung 7

8 Prinzipielle IT Sicherheitsstrategien Welche Werte müssen geschützt werden? Im Schnitt sind nur ca. 5 % aller vorhandenen Daten in Unternehmen besonders schützenswert. Aber welche Daten sind besonders schützenswert und wie können diese angemessen geschützt werden? $ $ 8

9 Prinzipielle IT Sicherheitsstrategien Vermeiden von Angriffen (1) Nicht alle IT-Systeme ans Internet anschließen So wenig wie möglich Daten generieren Keine Technologie mit Schwachstellen verwenden (z.b. Browser, Betriebssysteme, Internet-Dienste, ) Schwachstellenampel vom BSI Bewertung der Vermeidung Vermeidung von Angriffen ist die beste IT-Sicherheitsstrategie! Ist nur begrenzt umsetzbar, wenn wir IT mit allen Vorteilen nutzen wollen! $ Assets 9

10 Prinzipielle IT Sicherheitsstrategien Entgegenwirken von Angriffen (2) Meist verwendete IT-Sicherheitsstrategie IT-Sicherheitstechnologien mit einer hohen Wirkung gegen Angriffe (NSA arbeitet dagegen, z.b. schlechte Zufallszahlengeneratoren) Beispiele, bei denen ein hoher Nachholbedarf besteht: Verschlüsselungssicherheitssysteme (Datei-, Festplatten-, -Verschlüsselung, VPN-Systeme, SSL,...), Authentikationsverfahren (Challenge-Response, globale Identität, Föderation, ), Vertrauenswürdige IT-Systeme (Security Kernel, Isolierung u. Separierung,..) Direct Threat Bewertung des Entgegenwirkens Eine naheliegende IT-Sicherheitsstrategie Leider stehen zurzeit nicht genug wirkungsvolle und $ Assets vertrauenswürdige IT-Sicherheitstechnologien, -Lösungen und -Produkte zur Verfügung oder sind im Einsatz Probleme: Schlechte SW, ungenügende Anti-Produkte, Passworte, 10

11 Prinzipielle Sicherheitsstrategien Erkennen von Angriffen (3) Erkennen von Angriffen, denen nicht entgegengewirkt werden kann Angriffe erkennen und versuchen, den Schaden so schnell wie möglich zu minimieren (APT). Generell IT-Sicherheitssysteme, die Warnungen erzeugen, wenn Angriffe mit Hilfe von Angriffssignaturen oder Anomalien erkannt werden. Bewertung des Erkennen Attack trial Monitoring $ Assets Monitoring Monitoring Die IT-Sicherheitsstrategie, Erkennen von Angriffen, ist sehr hilfreich, hat aber definierte Grenzen. 11

12 Inhalt Motivation Big Data Security Prinzipielle IT-Sicherheitsstrategien Big Data Security Zusammenfassung 12

13 Big Data Security Übersicht Ziel: Idee: Big Data: Big Data Security: Big Data Security soll Advanced Persistent Threats erkennen, um Schaden zu verhindern oder zu reduzieren. Die Themen Big Data und Security werden kombiniert, um mehr IT-Sicherheit erzielen zu können. Große Datenmengen aus vielfältigen Quellen mit neu entwickelten Methoden und Technologien erfassen und analysieren, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. Viele sicherheitsrelevante Informationen und Kontextinformationen sammeln (strukturiert und unstrukturiert) Beurteilung der IT-Sicherheitssituation Advanced Persistent Threat (APT) erkennen 13

14 Big Data Security Datenquellen für die Analyse Als Datenquellen werden sicherheitsrelevante und Kontext Informationen in dem zu überwachenden IT-Bereich generiert, gesammelt und verarbeitet. 14

15 Datenquellen (IT-Systeme) Sicherheitsrelevante Informationen Beispiele von IT-Systemen: Netzkomponenten, wie Switche, Route, Gateways, Server, wie Webservern, -Servern, SIP-Servern, IT-Sicherheitskomponenten, wie Firewall, Anti-Malware, Intrusion Detection,, Endsysteme (Betriebssysteme, Dateisysteme, Anwendungen, CPU-Auslastung, Speicherauslastung, Stromversorgung, usw.) Spezielle Sensoren von der Kommunikationsinfrastruktur und Endsysteme Logdaten-Systeme halten Ereignisse in Log Files fest Regel IT System Verarbeitungsmodul für sicherheitsrelevante Ereignisse Log File Ereignis Log File Eintrag Alarme, sind besonders wichtige Ereignisse, die direkt weitergeleitet werden Alarm 15

16 Datenquellen Kontextinformationen Kontextinformationen für die Erstellung eines dynamisches Lagebilds der IT- Sicherheit und die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit von Angriffen. Hierzu zählen insbesondere: Tatsächlich genutzte Technologien in der Organisation Informationen über bekannte Bugs, Schwachstellen, Sicherheitsvorfälle Lagebilder anderer Organisationen, die zur Verfügung gestellt werden. Sicherheitsinformationen nationaler und internationaler CERTs Usw. 16

17 Aufbau eines Systems Grundsätzliche Idee Kontext-Daten Schwachstellen, Hintergrundinformationen, Big Data Security APT Lagebild 17

18 Methoden zum Finden von relevanten Angriffsdaten Maschinelles Lernen unüberwachtes Lernen nach Mustern auch in vorher unklassifizierten Daten zu suchen überwachtes Lernen Regression Zahlen zur Darstellung von kritischen Sicherheitsrisiken Klassifizierung Daten in verschiedene Klassen einteilen (z.b. bösartig oder harmlos) Aufgrund der individuellen Gegebenheiten eines Unternehmens und der ständigen Änderungen ist der Einsatz von Lernalgorithmen an die vorhandenen IT-Infrastrukturen anzupassen. Falsche Klassifikationen: False negative and positive 18

19 Technologien zum Umsetzen ist jetzt möglich! Heutige, marktübliche Computer verfügen über genügend Computerleistung, um viele dieser umfangreichen Prozesse von maschinellem Lernen in akzeptabler Zeit durchzuführen. Leistungsfähige Hardware (Multi-Core, RAM, ) Hohe Geschwindigkeit der Datenübertragung Dauerhafte Speicherung der sicherheitsrelevanten Informationen und von Kontext Informationen (Speicherplatz) Leistungsfähige Datenbanken 19

20 Big Data Security Herausforderungen Umgang mit maschinellem Lernen Das Finden von APTs Datenschutzaspekte Arbeitsabläufe (Betriebsrat, ) Private Informationen ( , Soziale Netzte, ) Datensicherheit Auch die Angreifer interessieren sich für diese Informationen Wie definieren wir die Vertrauenswürdigkeit der Anbieter? (Welchen Einfluss hat die NSA darauf?) Manipulation von sicherheitsrelevanten Daten Zusammenarbeit mit anderen Organisationen 20

21 Big Data Security Bewertung (positiv) Finden der Nadel im Heuhaufen 21

22 Big Data Security Bewertung (negativ) Verstreuen von zusätzlichem Heu 22

23 Inhalt Motivation Big Data Security Prinzipielle IT-Sicherheitsstrategien Big Data Security Zusammenfassung 23

24 Big Data Security Zusammenfassung Klar ist, dass wir uns zurzeit nicht angemessen gegen die professionellen Hacker schützen können! Die 5 % unserer wichtigen und wertvollen Daten müssen wir wirkungsvoll schützen (Verschlüsselungssicherheitssysteme, Vertrauenswürdige IT-Systeme, ), um Schaden zu verhindern! Big Data Security ist ein Ansatz, der uns helfen könnte, komplexe Sicherheitsprobleme zu identifizieren und damit Schäden zu vermeiden oder zu reduzieren. Je besser die Zusammenarbeit mit anderen Organisationen ist, um so besser können die Ergebnisse sein. Es wird sich herausstellen müssen, ob der große Aufwand von Big Data Security durch die Ergebnisse gerechtfertigt werden kann. Der Versuch lohnt sich! 24

25 Kann Big Data Security unsere IT-Sicherheitssituation verbessern? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Prof. Dr. (TU NN) Norbert Pohlmann Institut für Internet-Sicherheit if(is) Westfälische Hochschule, Gelsenkirchen

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