Diplomarbeit. Vergleich und Einführung von Intrusion Detection Systemen. Fachhochschule Konstanz. Adrian Müller

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1 Fachhochschule Konstanz Fachbereich Informatik Fachhochschule Konstanz Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung Vergleich und Einführung von Intrusion Detection Systemen Adrian Müller Konstanz, Diplomarbeit < elektronische Version > 2002 Adrian Müller

2 1. Einleitung Diplomarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Diplom-Informatiker (FH) an der Fachhochschule Konstanz Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung im Fachbereich Informatik/Technische Informatik Thema: Diplomand: Firma: Betreuer: Vergleich und Einführung von Intrusion Detection Systemen Adrian Müller Darrenbaum Rottweil KirchMedia GmbH & Co KGaA Robert-Bürkle-Str Ismaning Professor Helmut Malz, Fachhochschule Konstanz Dipl.-Ing. (UNI) Udo Fredel, KirchMedia GmbH & Co KGaA Abgabetermin: 30. September 2002 Diplomarbeit Adrian Müller Seite 2 von 102

3 1. Einleitung Anlage 5 Ehrenwörtliche Erklärung Hiermit erkläre ich, Adrian Müller, geboren am 27.Januar 1976 in Rottweil, ehrenwörtlich, (1) dass ich meine Diplomarbeit mit dem Titel: Vergleich und Einführung von Intrusion Detection Systemen bei KirchMedia GmbH & Co KGaA unter Anleitung von Professor Helmut Malz selbständig und ohne fremde Hilfe angefertigt habe und keine anderen als in der Abhandlung angeführten Hilfen benutzt habe; (2) dass ich die Übernahme wörtlicher Zitate aus der Literatur sowie die Verwendung der Gedanken anderer Autoren an den entsprechenden Stellen innerhalb der Arbeit gekennzeichnet habe. Ich bin mir bewusst, dass eine falsche Erklärung rechtliche Folgen haben wird. Konstanz, Diplomarbeit Adrian Müller Seite 3 von 102

4 1. Einleitung Zusammenfassung Thema: Diplomand: Firma: Betreuer: Vergleich und Einführung von Intrusion Detection Systemen Adrian Müller Darrenbaum Rottweil KirchMedia GmbH & Co KGaA Robert-Bürkle-Str Ismaning Professor Helmut Malz Fachhochschule Konstanz Dipl.-Ing. (UNI) Udo Fredel KirchMedia GmbH & Co KGaA Abgabetermin: 30. September 2002 Schlagworte: ID-Systeme, Vergleich, Probleme, Lösungen, Einführung IDS Beschreibung: In der Diplomarbeit werden verschiedene, schon auf dem Markt befindliche Intrusion Detection Systeme auf unterschiedliche Kriterien verglichen. Es werden mögliche Einsatzarten und Einsatzorte mit ihren Vor- und Nachteilen durchleuchtet und besprochen. Auf Basis der erlangten Erkenntnisse wird ein System vorgeschlagen, das nach Abstimmung mit dem Projektleiter eingesetzt werden soll. Zu den Einsatzkriterien gehören das vorhandene Budget, die Netzwerkumgebung, die Ausstattung und Leistungsfähigkeit des Einsatz-Intrusion Detection Systems sowie die Art des Intrusion Detection Systems. Geplant ist der Einsatz mindestens eines bzw. mehrer Systeme als eine sogenannte Enterprise-Lösung. Mittels verschiedener Hilfsmittel und Tools werden die Intrusion Detection Systeme etrust von Computer Associates, Real Secure von ISS, Snort, Tripwire und Network Intrusion Detection von Network Flight Recorder untersucht. Der Test und Betrieb dieser Systeme geschieht sowohl vor, als auch hinter der Firewall also in der demilitarisierten Zone des Unternehmens. Die Untersuchung der Systeme beinhaltet Kontrollen über Systemstabilität, Prozessorund Hauptspeicherauslastung, Anzahl der erkannten Angriffe auf Basis simulierter Angriffe sowie die Benutzerfreundlichkeit. Diplomarbeit Adrian Müller Seite 4 von 102

5 1. Einleitung Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Umgebung ID-Systeme Einsatzgebiete von IDS Arten von ID-Systemen Netzwerkbasierende IDS Netzknotenbasierende IDS Hostbasierende IDS Konfiguration und Umgebung Regeln / Rules Netzwerkbesonderheiten Allgemeine Einsatzarten Einsatzumgebung Administration und Management Benachrichtigung und Alarmierung SNMP-Trap Popup-Fenster Akustische Signale Sonstige Benachrichtigung / Alarmierung Auswirkungen des Betriebssystems Vergleich von Intrusion Detection Systemen Kriterien des Vergleichs Auslastung Umgebung Angriffserkennung Alarme Signaturen Art des IDS Diplomarbeit Adrian Müller Seite 5 von 102

6 1. Einleitung Inhaltsverzeichnis 4.2 Testumgebung Einsatzorte Testhardware Testwerkzeuge Getestete Intrusion Detection Systeme Snort mit Analyseprogramm ACID Installation Konfiguration Angriffserkennung Betrieb Fazit Computer Associates - etrust Installation Konfiguration Angriffserkennung Betrieb Fazit Tripwire Installation Konfiguration Angriffserkennung Betrieb Fazit ISS - Real Secure Installation Konfiguration Angriffserkennung Betrieb Fazit Diplomarbeit Adrian Müller Seite 6 von 102

7 1. Einleitung Inhaltsverzeichnis 5.5 NFR Network Intrusion Detection Installation Konfiguration Angriffserkennung Betrieb Fazit Zusammenfassung Erkenntnisse Aufgetretene Probleme Einführung von Intrusion Detection Systemen Quellen Anhang A IDS Vergleichslisten Snort CA - etust Tripwire ISS Real Secure NFR Network Intrusion Detection Diplomarbeit Adrian Müller Seite 7 von 102

8 1. Einleitung Vorwort Das Thema Vergleich und Einführung von Intrusion Detection Systemen wurde von Herrn Dierolf, Leiter des Bereichs Zentrale Informatik und Herrn Fredel, Leiter des Teams Netzwerk Technologie, vorgeschlagen. Aufgrund der Größe des Unternehmens und aufgrund des Themengebietes und der Arbeitsumgebung habe ich mich für die KirchMedia als Betreuer meiner Diplomarbeit entschieden. Der Sinn und Zweck dieser Diplomarbeit ist das Verstärken der Sicherheit des lokalen, internen Netzes. Besondere Schwierigkeiten entstanden am , als die KirchMedia Insolvenz beantragte und somit die Weiterführung der Diplomarbeit ins Wanken brachte. Ich möchte mich hier nochmals für die Mühen und Umstände, insbesondere bei Herrn Udo Fredel, Herrn Günter Dierolf, Frau Andrea Piderit, Frau Sylvia Bachmaier, Frau Rosemarie Weindl, Herrn Hans Püttner und dem Netzwerkteam der KirchMedia GmbH & Co. KGaA bedanken, die mich während der Anfertigung meiner Diplomarbeit tatkräftig unterstützt haben und stets mit Rat und Tat zur Seite standen. Ein besonderer Dank geht natürlich noch an alle Mitarbeiter der Zentrale Informatik. Desweiteren möchte ich mich hiermit bei meinem betreuenden Professor Herrn Helmut Malz für sein Engagement und seine Ratschläge recht herzlich bedanken. Ismaning, 30.September 2002 Adrian Müller Diplomarbeit Adrian Müller Seite 8 von 102

9 1. Einleitung Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 - Aufbau eines Firmennetzwerkes mit redundantem Internetzugang Abbildung 2 - Netzwerkbasierendes IDS Abbildung 3 - Netzknotenbasierendes IDS Abbildung 4 - Hostbasierendes IDS Abbildung 5 - Liste der simulierten Angriffe Abbildung 6 - Oberfläche Snort + ACID Abbildung 7 - Details zu einem Alarm Abbildung 8 - Übersicht der Alarme von etrust Abbildung 9 - Anpassen der Regeln und Signaturen Abbildung 10 - generierter Report von Tripwire Abbildung 11 - Hinzufügen der Sensoren zum Event-Kollektor Abbildung 12 - Auswahl einer Sensor-Policy Abbildung 13 - Ansicht der Alarme nach Events Abbildung 14 - Übersicht der Alarme des NFR Network Intrusion Detection Abbildung 15 - N-Code eines DoS-Angriffs Abbildung 16 - Firewall mit Proxies Abbildung 17 - Standalone-NIDS in der DMZ Abbildung 18 - Zwei NID-Systeme im Verbund Diplomarbeit Adrian Müller Seite 9 von 102

10 1. Einleitung 1. Einleitung In Zeiten des e-commerce und der wachsenden Netzwerk- und Internet-Gesellschaft wird der Ruf nach Sicherheit immer lauter. Die Zeiten, in denen das Internet der gut verdienenden Oberschicht vorbehalten war, sind seit langem vorbei. Mittlerweile werden mehr als 20% aller Verträge über das Internet abgeschlossen. Dies geschieht zumeist über oder Online-Konferenzen. Selbst Online-Banking und Bestellungen über das Internet gehören sozusagen zum Tagesgeschäft der Internet- User. Jedes größere Unternehmen und jeder Dienstleister ist mittlerweile über das Internet erreichbar, da ohne Internetzugang ein Wettbewerbsnachteil droht. Das Internet ist in manchen Branchen das Informationsmedium Nr.1 geworden. 50% aller deutschen haben einen Zugang zum Internet, wobei 75% dieser Personen das Internet regelmäßig, d.h. mehrmals Wöchentlich, nutzen. 1) Der Ausbau der Firmennetzwerke schreitet immer mehr voran. So werden LANs 1, VPNs 2, Intranets und Extranets mit rasender Geschwindigkeit aufgebaut. Dies führt vor allem zu Zeiteinsparungen, erhöhtem und verbessertem Informationsfluss sowie zur besseren Kommunikation unter den Mitarbeitern. Um mehrere Firmenniederlassungen miteinander verbinden zu können, wird wiederum das Internet benutzt. Somit werden firmeninterne und somit sicherheitsrelevante Daten über das Internet ausgetauscht und eventuell sogar unverschlüsselt zwischen den einzelnen Niederlassungen übertragen. Die Folge ist, dass Hacker mit Hilfe von Programmen und Scripten Firmeninterna für jedermann offen legen können und somit der Konkurrenz einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Werksspionage dieser Art hat schon vielen Unternehmen hohe Verluste und zum Teil auch den Konkurs eingebracht. Erst nach einer so genannten Lernphase wurden die Sicherheitsrichtlinien und die Sicherheitspolitik der Firmennetzwerke überdacht. Der Grund hierfür ist, dass ein Zugang zum Internet anfänglich teuer war und es meist noch kein Budget für die 1) Informationen laut 1 LAN = Local Area Network 2 VPN = Virtual Private Network Diplomarbeit Adrian Müller Seite 10 von 102

11 1. Einleitung Sparte Sicherheit gab. Somit war auch die Absicherung mittels eines Paketfilters oder einer Firewall ein Luxus, da diese Komponenten sehr teuer waren, bzw. noch sehr teuer sind. Mittlerweile ist eine gewisse Sicherheitsstruktur- und Sensibilität in den IT-Bereichen eines Unternehmens unumgänglich. So werden zum Beispiel Firewalls, Paketfilter und Verschlüsselungstechniken eingesetzt, um das Sicherheitsniveau des Datenaustausches zu erhöhen. Bislang galt eine Firewall als das non plus ultra und sozusagen als das Allheilmittel, um ein Netzwerk sicher zu machen. Es galt die Devise: Wer eine Firewall im Einsatz hat, ist vor Hackern sicher. Diese Devise gerät in der Zeit eines enorm wachsenden Sicherheitsbedarfs, in der Sicherheitskompromittierungen auf der Tagesordnung stehen, immer mehr ins Schwanken. Vielmehr muss nun das Sicherheitskonzept überarbeitet werden und ein komplettes Sicherheitspaket geschnürt werden, das aus mehreren Komponenten besteht. Ein wirksameres Sicherheitskonzept sollte somit folgende Komponenten beinhalten: Paketfilter Ein Paketfilter arbeitet auf der Schicht 3 des ISO/OSI-Modells und filtert die ankommenden Pakete nach Quell-Adressen, Ziel-Adressen, Ports und Paketeigenschaften. Somit kann ein Angriff auf den unteren Protokollschichtebenen frühzeitig abgewehrt werden. Dies sind z.b. DoS 3 - Angriffe wie SYN-Flooding oder ähnliche. Application Level Gateway (Firewall) Die eigentliche Firewall arbeitet auf den Schichten 4-7 des ISO/OSI- Modells und kann somit Zugriffe auf Anwendungen oder Server-Dienste einschränken. Die Firewall erkennt zusätzlich Angriffe, die ein Paketfilter nicht erkennt, da sie Pakete des Netzwerkverkehrs speichert, untersucht und wieder zusammensetzt. Dadurch kann sie zu einem gewissen Grad die Inhalte von Netzwerkpaketen mit Signaturen vergleichen und somit auf versuchte Angriffe reagieren. 3 DoS = Denial of Service Diplomarbeit Adrian Müller Seite 11 von 102

12 1. Einleitung Intrusion Detection System (IDS) Ein Intrusion Detection System wird überwiegend zum Erkennen von Angriffen, Portscans und Überprüfen des Netzwerkverkehrs eingesetzt. Es gibt unterschiedliche Arten von ID-Systemen, die später genauer beschrieben werden. Einige ID-Systeme beinhalten auch Content Security Systeme und indirekt auch Virus Detection Systeme. Content Security System Um Firmeninformationen, die nicht für jedermann gedacht sind, zu schützen und geheim zu halten, müssen der Netzwerk- sowie der verkehr überwacht werden. Die Inhalte aus s und Dateien werden mit bestimmten Wörtern verglichen, die als nicht öffentlich zugänglich gekennzeichnet sind. Diese Überprüfung der s und Dateien macht das Content Security System. Virus Detection System (Viruswall) Täglich kommunizieren Mitarbeiter über miteinander und tauschen Informationen und Dateien aus. Diese s können von außen kommen und Anhänge enthalten, die mit Viren befallen sind. Besonders häufig kommen Makroviren in Microsoft Office Dokumenten vor, die sich dann über die Weitergabe einzelner Dokumente im Unternehmen ausbreiten. Ebenso können sich schon eingeschleppte Viren über Festplatten und Netzlaufwerke verbreiten und Dateien zerstören. Um dieser in den letzten Jahren ansteigenden Virenflut Einhalt zu gewähren, werden sogenannte Viruswalls eingesetzt, die den Netzwerkverkehr und die Dateien auf Servern und Workstations ständig überprüfen. Verschlüsselung des Datenverkehrs Um sichere Verbindungen zwischen Unternehmen und Handelspartner bzw. Außenstelle gewährleisten zu können, müssen die sicherheitsrelevanten Daten verschlüsselt werden. Die geschieht immer stärker durch den Aufbau von VPNs 4. 4 VPN = Virtual Private Network Diplomarbeit Adrian Müller Seite 12 von 102

13 1. Einleitung Hierbei werden die Daten über einen sogenannten Tunnel ausgetauscht, der mit IPSec 5 oder anderen Protokollen verschlüsselt ist. Bei näherem Betrachten der einzelnen Sicherheitssysteme stellt sich die Frage, wieso eine Firewall zusammen mit einem Paketfilter nicht ausreicht, Angreifer vom Firmennetzwerk fernzuhalten. Um den Einsatz von ID-Systemen genauer spezifizieren zu können, werden in den folgenden Kapiteln die Hintergründe und Arbeitsweisen der verschiedenen ID-Systeme beschrieben. Hieraus geht hervor, dass eine Firewall alleine die Sicherheit des Firmennetzwerkes nicht gewährleisten kann. 5 IPSec = IP Security Diplomarbeit Adrian Müller Seite 13 von 102

14 2. Umgebung 2. Umgebung Die Ausgangssituation stellt ein gesamtes Firmennetzwerk, bestehend aus einzelnen, segmentierten Netzwerken dar. Diese Situation lässt sich in vielen größeren Unternehmen wiederfinden, für die eine ständige Internetverbindung und die daraus resultierende Erreichbarkeit existenzabhängig ist. Die Segmentierung eines Netzes in mehrere Teilnetze hat mehrere Vorteile. Einerseits können die einzelnen Unternehmensbereiche voneinander getrennt werden, was zu einer besseren Übersicht und Struktur führt. Andererseits lassen sich dadurch unterschiedliche Standorte unterscheiden. Jedes Stockwerk bzw. jede Abteilung hat einen eigenen IP-Adressraum bzw. befindet sich in einem eigenen Subnet. Dies vereinfacht die Verwaltung und den Service, der bei Strukturänderungen wie z.b. bei einem Umzug oder bei einer Ausgliederung nötig ist. Wie bereits erwähnt, ist die ständige Anbindung an das Internet für viele Firmen lebenswichtig. Aus diesem Grund müssen diese Zugänge redundant ausgelegt sein und an den Stellen, an denen dies nicht möglich ist, muss ein Single Point of Failure geschaffen werden, der schnellstmöglich und mit geringem Aufwand überbrückt, bzw. Instand gesetzt werden kann. Nachfolgend wird der Aufbau eines redundanten, segmentierten Netzwerks erläutert, der mit der nachfolgenden Abbildung überprüft werden kann. Dieser Aufbau entspricht meist einem Standort, der über weitere Verbindungen mit den anderen Standorten verbunden ist. Diese Verbindungen wurden wegen Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet und werden hier auch nicht näher besprochen. Um einen redundanten Internetzugang zu ermöglichen, werden zwei unabhängige POP 6 -Zugänge benötigt (siehe Abbildung 1 - Aufbau eines Firmennetzwerkes mit redundantem Internetzugang), die aufgrund ihrer Standortanbindung nicht miteinander gekoppelt sind. Diese unterschiedlichen POP können von einem oder zwei verschiedenen Anbietern gehostet werden, wobei für das Routing das BGP 7 verwendet wird. Eine Anbindung an zwei verschiedene Anbieter erfordert einen Provider 6 POP = Point of Presence 7 BGP = Border Gateway Protocol (ein Routing Protokoll) Diplomarbeit Adrian Müller Seite 14 von 102

15 2. Umgebung Independent Adressbereich, d.h. der IP-Adressbereich gehört zu keinem der beiden ISPs 8, sondern er gehört der Firma selbst. Sollte eine Leitung aus irgendeinem Grund ausfallen, so ist immer noch eine Internet- Verbindung vorhanden, um eine Aufrechterhaltung der Kommunikationswege sicherzustellen. Die Firewalls, die über einen Switch miteinander verbunden sind, sind ebenfalls redundant aufgebaut, um eine Hochverfügbarkeit des Zugangs und der Sicherheit zu gewährleisten. Diese Firewalls betreiben kein Load-Balancing um die Netzlast zu teilen, überwachen sich aber mittels eines Heartbeats, wobei jede Firewall der anderen zu regelmäßigen Zeitpunkten ein Lebenszeichen sendet. Die Switches vor und hinter den Firewalls sind nicht redundant ausgelegt und stellen somit einen Single Point of Failure (SPF) dar. Hinter dem zweiten Switch wird der Netzwerkverkehr für die demilitarisierte Zone und das interne Netzwerk aufgespaltet. Die sogenannte demilitarisierte Zone (DMZ), in der die für die Öffentlichkeit zugänglichen Dienste angeboten werden, ist ein gesicherter Bereich. Diese Dienste sind unter anderem Web-Server (HTTP 9 ), File- Server (FTP 10 ) und den für die -verteilung zuständigen Mail-Server (SMTP 11 ). Eine DMZ hat folgenden Vorteil: Falls es einem Hacker gelingen sollte, Administrationsrechte auf einem Server zu erhalten, so hat er zwar die Möglichkeit sich die anderen Server in der DMZ zugänglich zu machen, kommt aber aus der DMZ nicht in das interne Netzwerk. Somit bleibt das interne Firmennetz einbruchsicher, solange keine Server-Dienste darin nach außen angeboten werden. Die Firewalls werden so eingesetzt, dass sie die IP-Adressen der inneren, segmentierten Netze mit ihren eigenen IP-Adressen ersetzen. Diese Technik wird Masquerading genannt. Dies hat den Vorteil, dass die IP-Adressen der internen Netze nicht nach außen gezeigt werden und somit keine externe Person die internen Netzwerkadressen direkt ansprechen kann. Zusätzlich ist dies ein Schutz vor Hackern, die versuchen mittels IP-Spoofing eine interne IP-Adresse vorzutäuschen. Beim IP- 8 ISP = Internet Service Provider 9 HTTP = Hypertext Transfer Protocol 10 FTP = File Transfer Protocol 11 SMTP = Simple Mail Transfer Protocol Diplomarbeit Adrian Müller Seite 15 von 102

16 2. Umgebung Spoofing werden die ausgehenden IP-Pakete so umgeschrieben, dass anstelle der eigenen IP-Adresse eine andere IP-Adresse verwendet wird. Diese andere IP-Adresse ist meist eine IP-Adresse aus internen Netzen, bzw. eine interne IP-Adresse des anzugreifenden Netzes. Durch diese Technik können Firewalls, Router oder Paketfilter umgangen werden, da diese Komponenten die IP-Adresse überprüfen und merken, sie kommt aus dem internen Netz. So wird das Paket ungehindert an die Zieladresse weitergeleitet, ohne dass ein Alarm ausgelöst wurde. Internet Internet Service Provider Stadt Stadt Internet Service Provider Router Router Switch Firewall mit Paketfilter Firewall mit Paketfilter Switch Switch Web-Server FTP-Server Internes Firmennetzwerk PC PC Mail-Server DMZ PC PC Verbindungswege zum internen Netzwerk Abbildung 1 - Aufbau eines Firmennetzwerkes mit redundantem Internetzugang Diplomarbeit Adrian Müller Seite 16 von 102

17 3. ID-Systeme 3. ID-Systeme ID-Systeme können auf unterschiedlichste Arten betrieben und eingesetzt werden. Aus diesem Grund gibt es mehrere Arten von ID-Systemen, die im nächsten Abschnitt näher beschrieben werden. Normalerweise werden ID-Systeme eingesetzt, um die Netzwerksicherheit zu erhöhen und um gefährliche Angriffe zu erkennen, welche die Firewall nicht erkannt hat. Es können über eine längere Zeitperiode bestimmter Netzwerkverkehr oder sonstige Aktivitäten protokolliert werden. In einem Netzwerk können ein oder mehrere ID-Systeme vorhanden sein. Hierbei kann es sich um die unterschiedlichsten Arten von Systemen handeln. Es können alleinstehende Systeme sein, oder sie können als Dienst, bzw. Prozess auf einem bereits verwendeten System zusätzlich installiert werden. Wird nur ein einziges IDS in einem Unternehmen eingesetzt, so spielt die Frage der zentralen Administration keine große Rolle, denn der Informationsfluss eines Systems lässt sich durch Einstellungen und Filterregeln einschränken. Ebenso kann das IDS über Webseiten oder SSH 12 administriert werden. Kommen jedoch mehrere oder auch unterschiedliche Arten von ID-Systeme zum Einsatz, so muss es eine zentrale Administrationsapplikation geben. Diese Administrationsapplikation wird auch Managementkonsole genannt. Alle ID- Systeme in einem Unternehmen werden so konfiguriert, dass sie die gesammelten Informationen, Alarmmeldungen und Log-Files an das Managementsystem weiterleiten. So können dann von der Managementkonsole alle ID-Systeme zentral administriert werden. Einige dieser Managementkonsolen beinhalten die Möglichkeit, neue ID-Systeme remote zu installieren. Ein IDS kann ohne eine Verbindung zum Managementsystem installiert werden, so dass es beim Auftreten eines Alarms verschiedene Möglichkeiten gibt, den zuständigen Administrator zu informieren. Dies kann unter anderem die Benachrichtigung per , Pager oder SMS sein. Bei den meisten Systemen ist es ebenfalls möglich, eine Benachrichtigung über das Netzwerk-Management-System per SNMP 13 -Trap durchzuführen. 12 SSH = Secure Shell 13 SNMP = Simple Network Management Protocol Diplomarbeit Adrian Müller Seite 17 von 102

18 3. ID-Systeme 3.1 Einsatzgebiete von IDS Die Einsatzgebiete richten sich je nach Anwendungsfall und Art des einzusetzenden IDS. Mögliche Einsatzorte sind vor bzw. hinter einer Firewall, in einer DMZ oder im internen Firmennetz. Vor einer Firewall stellt das IDS einen zusätzlichen Angriffspunkt für Hacker dar, falls es nicht als Stealth-IDS, d.h. ohne IP-Adresse oder mit speziellem Netzwerk-Tap installiert wird. Ebenso ist die Flut an Fehlalarmen immens, so dass nicht immer richtig entschieden werden kann, ob der erkannte Alarm auch einen möglichen Angriffsversuch darstellt. Vor einer Firewall wird sämtlicher Netzwerkverkehr durch das IDS geschleust, was eine sehr hohe Systemauslastung und evtl. das ungefilterte Durchlassen von Paketen zufolge hat. Zusätzlich kommt Netzwerkverkehr, der sowieso nicht durch die Firewall kommen würde, da die Protokolle oder Serverdienste nicht angeboten werden. Das IDS sollte aus diesen Gründen nur für Testzwecke vor der Firewall zum Einsatz kommen. Hinter einer Firewall kann der nicht geblockte Verkehr vor der Weiterleitung überprüft werden, wobei die Netzlast durch das Filtern der Firewall reduziert wurde. Somit können zwar Angriffe auf die Firewall nicht erkannt werden, aber das IDS stellt somit keinen potentiellen Angriffspunkt mehr dar. Der Einsatz in einer DMZ ist sinnvoll, da der Netzwerkverkehr schon eingeschränkt ist und der Netzwerkverkehr nur mit den Signaturen verglichen werden muss, dessen Server in der DMZ vorhanden sind. So können, wenn kein FTP-Server in der DMZ vorhanden ist, die Signaturen für das Erkennen von FTP-Angriffen komplett entfernt werden, was zu einer Performancesteigerung und zu einer geringeren Fehlerrate führt. Ein lokales, vom Internet abgeschirmtes Netz mit einem IDS auszurüsten, stellt eine effektive Zusatzlösung dar. Das IDS kann somit zwar nicht vor externen Angriffen schützen, wohl aber vor internen. Die Anzahl der internen Angriffe ist zwar zurückgegangen, stellt aber immer noch ein hohes Gefährdungspotential dar, das heutzutage immer noch vernachlässigt wird 2). 2) Informationen laut: Diplomarbeit Adrian Müller Seite 18 von 102

19 3. ID-Systeme 3.2 Arten von ID-Systemen Im Allgemeinen gibt es drei verschiedene Arten von Intrusion Detection Systemen. Dies sind die Netzwerkbasierenden-, die Netzknotenbasierenden- und die Hostbasierenden Intrusion Detection Systeme, die im nachfolgenden Abschnitt behandelt werden. Sie unterscheiden sich in ihren Einsatzgebieten sowie an ihren Verfahren, um Eindringlinge bzw. Angriffe zu analysieren und aufzuspüren. Bei einigen Systemen ist ein Übergang oder die Kombination der Intrusion Detection Systeme möglich, so dass diese nicht genau spezifiziert werden können. So kann z.b. ein Netzwerkbasierendes Intrusion Detection System zusätzlich die Funktionalität eines Hostbasierenden Intrusion Detection Systems vereinen, um sicherzustellen, dass das IDS sicher ist, und keine unbefugte Person Dateien auf dem System verändert. Dies ist eine doppelte Sicherheit, wobei dies aber selten realisiert wird. Diplomarbeit Adrian Müller Seite 19 von 102

20 3. ID-Systeme Netzwerkbasierende IDS Netzwerkbasierende Intrusion Detection Systeme (NIDS) werden entweder als Hardwarekomponenten in 19 Zoll-Einbaugehäusen oder softwareseitig für die Installation auf einem Rechner konzipiert. Diese Art von ID-Systemen ist wohl am Aufwendigsten und folglich werden hohe Systemressourcen benötigt. Das Einsatzgebiet dieses IDS ist in einem Netz als eigenständige Komponente, die den Netzwerkverkehr des gesamten Teilnetzes mithört 14. Webserver Switch Internet FTP-Server Firewall Mail-Server Switch Netzwerkbasiertes IDS-System Netzwerkbasiertes IDS-System Internes Netz DMZ Abbildung 2 - Netzwerkbasierendes IDS Das NIDS versetzt die Netzwerkkarte in den sogenannten promiscuous mode, ein Modus, bei dem die Netzwerkkarte sämtlichen Netzwerkverkehr aufnimmt, auch wenn er nicht für den Rechner bestimmt ist, in dem die Netzwerkkarte steckt. Der ankommende Netzwerkverkehr wird dann durch das NIDS mit verschiedenen 14 Das Mithören des Verkehrs in einem Netzwerk wird auch als Sniffing (Schnüffeln) bezeichnet. Diplomarbeit Adrian Müller Seite 20 von 102

21 3. ID-Systeme Signaturen verglichen, um potentielle Angriffe aufzudecken. Diese Signaturen überprüfen den Verkehr auf verschiedene Protokolle, wie z.b. TCP 15, UDP 16, ICMP 17, verschiedene Dienste, verschiedene Flags in den Protokollen und/oder Zeichenketten in den Netzwerkpaketen. Um jedoch den Netzwerkverkehr auf verdächtige Zeichenketten oder potentiell gefährliche Inhalte zu überprüfen, müssen mehrere Netzwerkpakete einer Verbindung erfasst und zwischengespeichert werden. Um den kompletten Datenverkehr auswerten zu können, müssen diese zwischengespeicherten Pakete zusammengesetzt und anschließend mit den Signaturen verglichen werden. Diese Signaturen lassen sich auf Protokolle, Protokoll-Flags und Inhalte anpassen, so dass vorhandene Signaturen geändert oder deaktiviert und neue Signaturen nach eigenen Kriterien erstellt werden können. Bei Netzwerken mit hoher Auslastung und hoher Bandbreite (ab 100 Mbit/s) werden leistungsfähige Systeme benötigt, da bei ca. 12 MByte/s die Daten zwischengespeichert, zusammengesetzt und mit Signaturen verglichen werden müssen. Dies setzt hohe Anforderungen an Bus-System, Peripheriegeräte und Prozessor. Aus diesem Grund gibt es für die NIDS viele Produkte als Hardware- Lösungen. Ebenso spielt die Anzahl der Signaturen, bzw. die Größe der Signaturendatenbank eine große Rolle, denn der Netzwerkverkehr, bzw. die Pakete müssen damit verglichen werden. Problematisch wird der Einsatz von NIDS bei sogenannten geswitchten Netzwerken. Die Lösung dieses Problems wird in Kapitel Netzwerkbesonderheiten näher erläutert. Eine weitere Einsatzart von NID-Systemen ist das Überwachen von Log-Files, die Verbindungsanfragen und sonstigen Netzwerkverkehr protokollieren. Allerdings wird diese Methode nur noch selten eingesetzt, da die Zuverlässigkeit und die Log-Details nicht unbedingt ausreichend sind. 15 TCP = Transmission Control Protocol 16 UDP = User Datagram Protocol 17 ICMP = Internet Control Message Protocol Diplomarbeit Adrian Müller Seite 21 von 102

22 3. ID-Systeme Netzknotenbasierende IDS Netzknotenbasierende Intrusion Detection Systeme (NNIDS) stellen, aus einer gewissen Sichtweise, sozusagen eine Kombination aus netzwerkbasierenden IDS und hostbasierenden IDS dar. Diese Form der Intrusion Detection Systeme ist relativ neu, so dass es bislang wenige Systeme gibt, die nach diesem Muster arbeiten. Netzknotenbasierendes IDS Netzknotenbasierendes IDS FTP-Server Mail-Server Webserver IDS IDS IDS DMZ Switch Firewall Switch Internes Netz Netzknotenbasierendes IDS Netzknoten- Management- Station Internet Abbildung 3 - Netzknotenbasierendes IDS Genau wie beim NIDS werden die Pakete und Netzwerkströme auf Signaturen, Flags und/oder Dienste überprüft. Es werden jedoch nur die Daten mit den Signaturen verglichen, die ausschließlich für das System bestimmt sind, auf dem das NNIDS läuft. Aus diesen Gründen ist es möglich, das NNIDS als zusätzlichen Serverprozess auf einem bereits bestehenden System zu installieren. Somit ist die möglicherweise teuere Investition eines weiteren Systems überflüssig. Voraussetzung dafür ist aber, dass das bereits bestehende System noch genügend Ressourcen hat, um das NNIDS aufnehmen Diplomarbeit Adrian Müller Seite 22 von 102

23 3. ID-Systeme zu können. Dabei müssen vor allem der Netzwerkverkehr als auch die Prozessorlast berücksichtigt werden. Um wiederum mehrere NNIDS in den lokalen Netzen überwachen zu können, ist es hier ebenfalls möglich, wie bei den NIDS, eine zentrale Managementkonsole zu installieren, mit der die NNIDS-Agenten konfiguriert und überwacht werden können. Diese über das Firmennetz verteilten Agenten können somit ihre Daten, Alarmmeldungen und Konfigurationsdaten an die Managementkonsole liefern, bzw. erhalten. Dadurch können neue, veränderte und sicherheitsrelevante Signaturen innerhalb kürzester Zeit auf alle Agenten verteilt werden. Der Einsatz dieser NNIDS hat im Gegensatz zu den NIDS den Vorteil, dass es keine Probleme mit einem geswitchten Netzwerk gibt, da die NNID-Systeme direkt auf Netzknoten, z.b. einem HTTP-Server mit Anbindung an einen Datenbank-Server, sitzen und der Datenverkehr nach außen nur über eine Netzwerkkarte geschieht. Es ist auch nicht erforderlich, die Netzwerkkarten in den promiscuous mode zu versetzen, da nur die Pakete analysiert werden, die an das netzknotenbasierende IDS gerichtet sind. Dieses IDS wird mehr oder weniger auch als hostbasierendes IDS angesehen, da es auf einem Host läuft und kein zusätzliches Gerät, bzw. kein zusätzlicher Host nötig ist. Diese Klassifizierung als hostbasierendes IDS ist genau genommen nicht richtig, da es nur bedingt die Funktionen eines HIDS erfüllt. Diplomarbeit Adrian Müller Seite 23 von 102

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