IPS/IDS – системы обнаружения и предотвращения вторжений и атак

В сфере информационной безопасности постоянно возникают новые угрозы, и защита от них становится все более сложной задачей. Стандартные средства, такие как антивирусы и фаерволы, не всегда способны обеспечить достаточный уровень безопасности, особенно для малого и среднего бизнеса. В таких условиях возрастает необходимость использовать более продвинутые решения, которые способны в реальном времени выявлять и предотвращать кибератаки.

В этой статье мы рассмотрим системы обнаружения (IDS) и предотвращения (IPS) вторжений. Это ключевые компоненты защиты сетевой инфраструктуры, которые помогают выявлять и блокировать атаки в реальном времени. 

Проблемы безопасности бизнес-сетей

Современные корпоративные сети содержат множество точек подключения, как к частным, так и к публичным системам. Эти соединения необходимы для обеспечения удобного и безопасного доступа пользователей. Однако они же создают дополнительные уязвимости, которые могут быть использованы для хакерских атак и распространения вредоносного ПО.

Сегодня организации сталкиваются со все более сложными и многоэтапными киберпреступлениями, которые способны обходить мощные системы защиты. Даже инфраструктура, которая использует современные протоколы шифрования и брандмауэры, остается уязвимой. Например, вредоносное программное обеспечение может маскироваться под легитимный трафик и оставаться незамеченным для традиционных средств защиты, таких как фаерволы.

В условиях растущих киберугроз ключевую роль в обеспечении безопасности играют специализированные решения, среди которых:

• Системы обнаружения вторжений (IDS) – анализируют сетевой трафик и выявляют подозрительные активности.
• Системы предотвращения атак (IPS) – не только обнаруживают угрозы, но и автоматически блокируют вредоносные действия.

Они дополняют существующие механизмы защиты, позволяя оперативно выявлять и блокировать попытки вторжения, снижая риски проникновения злоумышленников в сеть.

Что такое IPS/IDS?

Системы IDS (Intrusion Detection System) и IPS (Intrusion Prevention System) представляют собой аппаратные и программные решения, которые предназначены для защиты сетевой инфраструктуры от несанкционированного доступа и кибератак. Они работают в автоматическом режиме, анализируя сетевой трафик и выявляя попытки вторжения.

Хотя обе технологии имеют схожие принципы работы, их функциональные задачи различаются:

• IDS выполняет мониторинг, и при обнаружении попытки вторжения фиксирует инцидент, а также уведомляет специалистов по безопасности, которые затем предпринимают необходимые меры. Сама система не вмешивается в этот процесс. 

• IPS, в свою очередь, не только выявляет угрозы, но и принимает автоматические меры по их нейтрализации, блокирует вредоносные действия, предотвращая возможные атаки в реальном времени.

Эти системы являются важной частью комплексной стратегии кибербезопасности, дополняя традиционные средства защиты, такие как фаерволы и антивирусные решения.

Отличия IPS/IDS от межсетевых экранов

Новичку в сфере информационной безопасности может быть не сразу понятно, зачем использовать IDS и IPS, если уже существует давно проверенный инструмент – фаервол (межсетевой экран). Тем более, что их функции по фильтрации трафика кажутся схожими. Однако на практике эти системы выполняют разные задачи.

Основные различия:

• Межсетевой экран (фаервол) управляет доступом на сетевом уровне, определяя, какие устройства могут взаимодействовать с сетью. Он работает на основе заранее заданных правил и фильтрует трафик, разрешая или запрещая его прохождение. Проще говоря, фаервол выполняет предварительную фильтрацию, блокируя или пропуская определенные соединения.
• IDS и IPS работают по иному принципу – они анализируют трафик на предмет безопасности, выявляя потенциальные угрозы.

Кроме концептуальных аспектов, существуют и технические особенности. Сетевые экраны работают на уровнях 2-4 модели OSI. Они контролируют параметры соединений, включая IP-адреса, порты, сетевые протоколы и параметры сессий. Однако, если речь идет о более высоких уровнях OSI (5-7), то стандартного набора функций фаерволов может быть недостаточно.

IDS и IPS могут более глубоко анализировать содержимое пакетов. Они способны выявлять вредоносные сигнатуры, аномалии в поведении трафика и сложные атаки (например, SQL-инъекции или попытки эксплуатации уязвимостей). При наличии функции глубокой проверки пакетов (DPI – Deep Packet Inspection) можно не просто фильтровать соединения, но и оценивать их потенциальную опасность.

Таким образом, фаерволы являются важной частью сетевой безопасности, предотвращая несанкционированные вторжения. Но IDS и IPS дополняют их, обеспечивая усиленный уровень защиты от сложных угроз.

Особенности Intrusion Detection System (IDS)

По сути, принципы IDS не считаются чем-то технологично новым. Первые алгоритмы выявления несанкционированных вмешательств были созданы около 30 лет назад. Поначалу их использовали совместно с ОС SINEX (фирменная операционная система для техники Siemens). Эти системы производили мониторинг доступа потребителей к базовым ресурсам мейнфреймов.

Функции IDS

По принципу действия IDS являет собой средство выявления атак, которое постоянно анализирует сетевой трафик, фиксируя подозрительные процедуры в сети и оповещая команду технических специалистов о выявленных угрозах безопасности. Соответствующее уведомление может приходить на электронную почту, в мессенджеры или защищенные каналы связи для корпоративных уведомлений.

IDS производят регистрацию различных типов атак (Bot C&C, DDoS, P2P, SQL-инъекции и прочее) и обнаруживают деятельность вредоносного программного обеспечения. Также происходит непрерывный мониторинг портов и доступа к ним.

Сам по себе IDS не предотвращает вторжение, а лишь фиксирует инцидент. Он помогает специалистам по безопасности оценить уровень защищенности инфраструктуры. В этом смысле технология похожа на анализатор протоколов (например, Wireshark), но с фокусом именно на оценке защищенности сети.

Классификация IDS

Средства обнаружения атак могут различаться по ряду параметров. Например, они бывают программные или аппаратные, проприетарные и опенсорсные. Однако основным критерием классификации является разделение по типу анализируемого трафика и по месту развертывания в сети.

По типу анализируемого трафика и особенностей проверяемых данных IDS делятся на:

• PIDS (Protocol-based IDS) – системы, которые анализируют сетевые протоколы и выявляют аномалии в их работе. Они контролируют взаимодействие между устройствами и пользователями.
• APIDS (Application Protocol-based IDS) – системы, которые работают с прикладными протоколами, специфичными для конкретных приложений (например, HTTP, FTP, SMTP).

По месту развертывания и расположения в инфраструктуре IDS подразделяются на:

• NIDS (Network-based IDS) – сетевые IDS, которые контролируют весь сетевой сегмент. Они анализируют проходящий трафик и выявляют подозрительные пакеты.
• HIDS (Host-based IDS) – хостовые IDS, которые устанавливаются на отдельные устройства (серверы, рабочие станции) для мониторинга их активности.

Хостовые IDS предназначены для защиты конкретных узлов, а сетевые охватывают весь сегмент сети, обеспечивая более широкую видимость потенциальных угроз. Однако NIDS требует более высокой вычислительной мощности, поскольку выполняет глубокий анализ пакетов (DPI – Deep Packet Inspection) и мониторит весь трафик.

Другие типы IDS

Кроме стандартных решений существуют и виртуализированные IDS (VMIDS). Эти системы используют алгоритмы виртуализации, что позволяет им работать без установки на физические устройства, снижая нагрузку на инфраструктуру.

Способы обнаружения вторжений

В технической документации и аналитических статьях, которые посвящены системам обнаружения вторжений, обычно рассматриваются два основных метода их работы:

• фиксация злоупотреблений;
• выявление аномалий.

Эти подходы могут применяться как отдельно, так и в сочетании, обеспечивая более высокий уровень защиты.

Обнаружение злоупотреблений

Метод фиксации злоупотреблений (Signature-based detection) основан на сигнатурном анализе сетевого трафика, системных вызовов (syscalls) и журналов событий. В процессе также задействуются анализаторы протоколов, которые проверяют передаваемые данные на соответствие известным шаблонам атак.

Проще говоря, этот метод сопоставляет поступающие данные с базой известных угроз и в реальном времени выявляет любые совпадения. Многие системы безопасности используют такой подход, потому что он позволяет четко определить причину срабатывания IDS. Если обнаружена подозрительная активность, специалисту достаточно проанализировать системные логи и расшифровать их, чтобы понять природу угрозы.

Однако такой метод требует регулярного обновления сигнатурных баз, иначе он не сможет эффективно выявлять новые виды атак, которые не имеют заранее известных паттернов.

Обнаружение аномалий

Метод обнаружения аномалий (Anomaly-based detection) действует противоположно сигнатурному анализу. Вместо идентификации заранее известных угроз система изучает обычное поведение сети и приложений, а потом фиксирует любые отклонения от установленного базового уровня.

IDS на основе аномалий появились около 30 лет назад. Но современные технологии сделали их более эффективными – сегодня они применяют машинное обучение (Machine Learning) для формирования эталонных данных о нормальном функционировании. Это позволяет системам адаптироваться к изменяющимся условиям и выявлять новые, ранее неизвестные угрозы, которые не содержатся в сигнатурных базах.

Основной недостаток IDS на основе аномалий заключается в том, что система должна сначала сформировать базу нормального поведения, прежде чем начать выявлять угрозы. На протяжении определенного времени система анализирует сетевую активность и создает эталонный профиль, с которым затем сравнивает входящие данные.

Если система зафиксирует подозрительное поведение, специалистам может быть сложно определить причину срабатывания. В случае небольшого количества открытых соединений процесс анализа сравнительно прост. Но в крупных сетях с высокой нагрузкой и сложными алгоритмами машинного обучения поиск аномалии превращается в сложную задачу, которая требует значительных вычислительных ресурсов.

Выявление статистических аномалий

Для эффективного обнаружения статистических аномалий IDS-системы строят картину штатной активности, анализируя следующие показатели:

• объемы входящего и исходящего трафика,
• список открытых соединений,
• запущенные процессы и приложения.

Например, если в компании по будням трафик стабильно возрастает до 90% загрузки сети, это считается нормой. Однако если вдруг он достигает 900% без очевидных причин, система автоматически зафиксирует это как потенциальную угрозу.

Глубокий анализ протоколов

Для выявления аномалий на уровне сетевых протоколов IDS и NIDS выполняют глубокий анализ коммуникационных процессов и их взаимодействия с пользователями. Система отслеживает, какие порты, протоколы и сервисы используются в сети, и создает профиль их поведения.

Например, веб-сервер должен функционировать на портах 80 (HTTP) и 443 (HTTPS). Если он вдруг начинает работать через нестандартный порт, система NIDS выдаст предупреждение о возможной угрозе.

Особенности Intrusion Prevention System (IPS)

IDS выполняет функцию мониторинга сети, выявляя подозрительную активность и оповещая специалистов, которым затем приходится вручную вносить изменения. Однако часто необходимо немедленно реагировать на угрозы, чтобы заблокировать атаку на ранних этапах. Именно для этого используются системы предотвращения вторжений (IPS), которые автоматически пресекают вредоносную активность, предотвращая дальнейшее развитие атаки.

Разновидности и функции IPS

Система IPS является развитием IDS, поскольку использует схожие принципы выявления атак в сети. По сути, IPS – это гибрид IDS и фаервола, который не только анализирует трафик, но и активно блокирует угрозы. В современной сетевой инфраструктуре IPS и IDS часто могут быть объединены с использованием разных конфигураций для обеспечения максимальной защиты.

По принципу развертывания IPS классифицируют аналогично IDS:

• HIPS (Host-based IPS) – хостовые системы, которые установлены на конкретных устройствах для защиты их сетевой активности.
• NIPS (Network-based IPS) – сетевые системы, которые работают на уровне всей сети, перехватывая и анализируя трафик в реальном времени. Они включают внешний интерфейс для приема трафика и внутренний интерфейс для его передачи после проверки.

По методам обнаружения атак IPS подразделяются на два типа:

• Сигнатурные (Signature-based IPS) – анализируют трафик и сравнивают его с базой известных угроз.
• Аномальные (Anomaly-based IPS) – используют аналитические алгоритмы и машинное обучение, выявляя подозрительное поведение, которое может указывать на неизвестные угрозы.

Причем NIDS также применяют эти подходы для обнаружения угроз в сетевом трафике.

Методы реакции на вторжения

При выявлении угрозы IPS может автоматически применять различные меры защиты:

• перенастройка маршрутов и фильтров сетевого трафика;
• блокировка атакующих IP-адресов и хостов;
• прерывание активных соединений (TCP RST);
• взаимодействие с фаерволом для усиленной защиты сети.

Таким образом, IPS не только выявляет угрозы, но и предотвращает их распространение в автоматическом режиме, что делает эти системы ключевым элементом комплексной кибербезопасности. Они также могут использовать данные от NIDS для более точного определения источника угроз.

Заключение

Системы обнаружения (IDS) и предотвращения (IPS) атак являются неотъемлемой частью кибербезопасности современной сетевой инфраструктуры. Они интегрируются с традиционными механизмами защиты, такими как фаерволы, позволяя отслеживать сетевую активность, выявлять подозрительные события и пресекать атаки.

Внедрение IDS и IPS позволяет повысить уровень кибербезопасности, минимизировать риски взлома и обеспечить надежную защиту сетевой инфраструктуры. Но для стабильной работы этих систем их необходимо корректно настраивать, а также своевременно обновлять базы сигнатур и алгоритмы обнаружения.

Изображение на обложке: Freepik