基于snort和iptables的简单ips系统的设计与实现-学位论文.doc
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1、本 科 生 毕 业 设 计(申请学士学位)论文题目 基于snort和iptables的简单IPS系统 的设计与实现 作者姓名 周伟伟 所学专业名称 网络工程 指导教师 戴支祥 2014年5月25日学 生: (签字)学 号:2010211262答 辩 日 期:2014年 6月14日指 导 教 师: (签字)目 录摘要1Abstract11 绪论21.1研究现状21.2系统设计的主要意义31.3文章结构32 相关技术和理论基础42.1 snort简介42.1.1 snort概述42.1.2 snort工作原理42.1.3 snort规则52.2 iptables简介62.2.1 iptables概
2、述62.2.2 iptables工作原理62.2.3 iptables规则72.3 入侵检测系统和防火墙的联动82.3.1 联动基本概念82.3.2 联动工作原理83 系统需求分析93.1业务流程93.2可行性分析104 总体设计114.1系统结构设计114.2数据库设计124.2.1 概念设计124.2.2 逻辑设计145 系统实现165.1 系统开发环境165.2 系统主页面165.3管理员登入模块175.4管理员信息管理模块205.4联动响应模块245.5攻击统计图模块255.6邮件通知模块275.7系统启动关闭模块285.7事件查看模块305.8 snort规则管理模块315.9 ip
3、tables规则管理模块356 系统测试376.1系统测试的方法376.2测试环境376.3管理模块测试376.3.1 snort规则管理模块测试376.3.2 iptables规则管理模块测试396.4联动模块测试396.4.1 防御ping攻击测试396.4.2 防御Nmap扫描测试406.5攻击查看测试40结束语40参考文献41致 谢42滁州学院本科毕业设计基于snort和iptables的简单IPS系统的设计与实现摘要:面对日益严峻的网络安全形势,传统的网络安全技术显得力不从心。针对入侵检测系统(Intrusion Detection System,IDS)和传统防火墙的缺陷,本文设计
4、并实现了一个Ubuntu系统下将传统防火墙iptables和入侵检测系统snort相互联动的简单IPS系统。运用snort记录攻击事件,采用Java编写了实时监控程序,实时监测snort报警日志,如果监测到攻击事件,系统动态生成规则,应用iptables实时阻断攻击。该系统使用Browser/Server模式,管理员登录系统后才可以进行远程操作,支持通过Web页面关闭/启动系统,插入/删除/查看iptables规则,插入/删除/查看snort规则,管理管理员的基本信息等。管理员配置的所有规则都通过MySQL数据库进行保存,所有的攻击事件和iptables防火墙的响应事件也保存在数据库中,方便管
5、理员日后进行查找和分析。同时搭建了一个测试平台来测试系统的可靠性。关键词:iptables;snort;Browser/Server;联动Design and Implementation ofSimple IPS System Based on snort and iptables Abstract: Facing the increasingly serious situation of network security,the traditional network security technology is insufficient. Aiming at the shortage o
6、f traditional firewall and intrusion detection system, this article designs an Intrusion Prevent System (IPS) to link intrusion detection system snort and the firewall iptables under Ubuntu. IPS uses the snort recording attacks, runs a program written in Java to monitor snorts alarm log. If IPS dete
7、cts an intrusion, it can dynamically generate rules and call iptables blocking attacks in time. The system adopts Browser/Server mode, admintors can remotely operate system after logging in system. All of these functions are supported through web pages, such as shut down / startup, inserting/deletin
8、g/viewing rules of snort and iptables, managing the basic information of administrators and so on. All the rules,attacks and responds are stored in the MySQL database in order to facilitate the administrator to search and analysis. At the same time, a platform for testing purpose is built .Key words
9、: iptables; snort; Browser/Server; cooperation 1 绪论1.1研究现状随着Internet的快速发展,诸如电子商务、电子化办公等已经或正在成为现代生活的重要组成部分。但是Internet让工作及生活变的越来越方便的同时,也使得网络安全风险不断增加。我们必须面对和解决网络安全隐患。2013年的“斯诺登事件”,就是一个典型的网络安全事件。网络安全的重要性不言而喻。为了解决日益严重的网络安全隐含,许多网络安全技术被推出,防火墙和入侵检测系统就是其中两种比较成熟的技术。防火墙是一个成熟的网络安全技术,主要作用是访问控制和身份认证,它是保障网络安全的的第一道
10、安全门,但是防火墙自身也存在着一些缺陷。首先,它是一种静态的网络安全技术,因为它的安全策略需要事先设计好。其次,防火墙无法拦截所有类型的攻击,比如一些协议漏洞发起的攻击和来自网络内部的攻击。基于以上问题,为了保障网络的安全就需要网络管理员实时查看网络的状态,及时发现攻击,并对攻击进行分析重新制定安全策略。导致了大量的人力浪费在重复的劳动上1。入侵检测系统是保障网络安全的第二道安全门,它是一种被动型的网络安全技术,主要是用来监听网络运行状态,并判断是否有入侵行为发生,并记录入侵行为的基本信息。但是相对防火墙来说,IDS缺少阻断攻击的能力。随着网络安全形势的日益严峻,单纯的防火墙和入侵检测系统都不
11、能有效保障网络安全。真正的纵深防御技术应该不仅能够发现攻击事件,而且能够及时地、主动地阻止攻击,防止攻击对用户造成危害。正是基于这种思想,一种新的网络安全技术入侵防御系统(Intrusion Prevention System,IPS)被研究出来。2002年一些国际网络安全组织首次提出入侵防御系统的概念,并随着网络安全问题的日益突出,越来越多的人开始关注IPS。IPS在随后的几年里得到了快速发展。 2003年6月Gartner公司副总裁Richard Stiennon在其发表的著名的题为Intrusion Detection Is Dead-Long Live Intrusion Preven
12、tion的研究报告中提出:IDS不但不能给网络带来安全性,反而会增加网络管理员的困扰,建议用户使用IPS来代替IDS2。经过多年研究,国外一些公司推出了各自的IPS产品,比如CISOC公司的IPS 4300/4500系列、Juniper公司的Juniper Networks,Symantec公司的ManHunt和Intruder Alert、TopLayer公司的ips 5500、McAfee的IntruShield系列和Entercept系列、NetScreen的IDP系列等3。相比较国外,国内对于IPS的研究起步较晚,直到2004年方正科技公司才推出了方正方通入侵防御系统4。2005年9月
13、15日,绿盟科技也推出自己的入侵防御系统ICEYE NIPS5。不久后,北京启明星辰信息技术有限公司推出了其自主研发的天清系列入侵防御系统,比如天清入侵防御系统NIPS8606。华为公司在2013安捷信合作伙伴大会上推出了一款功能强大的入侵检测系统NIP5000入侵防御系统,并在同年5月份发布了一款世界领先的万兆级入侵防御系统NIP55007。IPS已经逐渐成为网络安全市场的主流产品,并且还在继续研发并完善中。1.2系统设计的主要意义防火墙是一种基于规则库在外部网络和内部网络之间实行访问控制的系统。逻辑上,防火墙是由限制器和分离器组成;实际中,防火墙一般是由一些硬件设备和软件设备组成。它按照预
14、制的规则和配置,检测然后过滤网络流量,从而保护网络安全。但是它的缺点也很明显:防火墙的规则是固定的,不能依据网络运行情况进行动态调整,也不能记录攻击行为用于事后分析和取证等8。总之,防火墙存在以下几个问题:防火墙的规则编写较难。编写过于严格,网络的正常运行则会受到影响;编写过于宽松,网络安全则难以保障。 防火墙是一种静态的技术,它不能动态地处理入侵事件。 防火墙无法阻止不经过它的入侵。比如来自内网的入侵等。 防火墙无法阻止一些基于协议的入侵。比如针对Web、FTP等协议的攻击。入侵检测系统是指可以通过规则库检测入侵行为,并对被检测出的入侵行为做出正确响应的系统。根据其工作原理的不同,可分为主机
15、型、网络型和分布式型三种。入侵检测系统虽然能够实时的检测网络安全状态,但是它也有一些缺点: 无法检测非面向连接的攻击。 无法检测拒绝服务攻击。 入侵检测的可靠性不高。 当有针对系统本身的攻击时,会影响系统正常运行。防火墙和入侵检测系统在实际网络环境中都有一些不足之处,因此将二者相互联动,组建IPS系统可以取长补短,更好的保护网络安全。相比较于传统防火墙和入侵检测系统,入侵防御系统是一种主动的、积极的网络安全技术9。但是商业IPS的价格高昂,许多中小型企业不具备购买能力。因此,本设计选用开源的snort和Ubuntu操作系统自带的iptables相互联动来实现简单的IPS系统。开源软件的免费特性
16、使得企业无需考虑系统部署成本,开放性使得企业不用担心被一家或某几家商业软件绑架,丰富的技术参考资料和大量已有的部署案例为成功进行系统部署提供了技术参考和保障。同时本设计的开发模式使用B/S模式,前台Web界面提供用户管理IPS的功能,后台采用JAVA 监控snort报警日志并将攻击方添加到iptables阻止规则链中。1.3文章结构本设计共分为六部分。第一部分剖析了本设计的研究背景和研究意义,并且简单介绍了IPS的国内外研究现状和主要产品。第二部分介绍了snort和iptables规则的构成以及各自的工作原理。同时也分析了snort和iptables的优缺点,并描述了IPS的工作原理及特征。第
17、三部分分析了本系统的市场需求和应用价值,然后对系统的开发进行了业务流程分析和可行性分析。第四部分首先对系统每个模块进行了设计和功能介绍,然后对数据库进行了概念设计和逻辑设计。第五部分介绍了系统主要功能模块的关键代码,并展示了运行界面。第六部分介绍了测试使用的攻击手段,并展示了测试的结果。最后是结束语,对系统进行了简单的介绍和概括。2 相关技术和理论基础2.1 snort简介2.1.1 snort概述snort是一款轻量级网络入侵检测系统(Network Intrusion Detection System,NIDS)。它是以Sniffer为基础,通过不断地重写代码,改进功能,才成为了一款流行的
18、NIDS。本质上snort是一款网络数据包嗅探器,但是它的创新性在于使用规则来检测数据包。snort的检测是基于规则库的,所有snort规则都被保存在文本文件中,并按照攻击类型保存为不同名称的文件,这些文件构成了规则库。snort在启动时通过配置文件来读取规则检测数据包以发现入侵事件,并进行处理,可供选择的方式有:忽略、记录或报警。snort有诸多优点: 支持多种硬件平台和所有的操作系统平台,用户可自行选择。 采用模块化结构,具有较强的可扩展性,对于新的攻击手段,只需简单的添加新的规则就可以检测到。 规则存储在文本文件中,方便用户改写规则。用户可以添加自己的规则,也可以删除规则库中的规则。 s
19、nort是开源的、免费的软件。snort也有一些缺点: snort的正确安装非常困难,各个组件相互协调才能保证系统稳定的运行。 snort依赖的Libpcap自身存在缺陷,流量超过百兆就导致系统奔溃。 容易产生误报警,对于合法流量只要匹配规则就会报警。 文本形式的规则反而加大了用户的配置难度,对于新手很难真确配置。2.1.2 snort工作原理snort的模块化结构,使得系统具有较好的可扩展型。它是由下列几个部分组成:包解码器、检测引擎及插件、预处理器插件和报警输出模块等。各个模块相互合作,当检测到snort规则库中已定义的的攻击特征时,产生指定形式的报警信息10。snort的工作原理如图2-
20、1所示。图 2-1 snort工作原理snort的运行是基于插件的,所有的插件都是依据snort官方提供的函数接口开发的。用户自由安装功能插件,也可以自己开发出适合自己的插件,这使得功能扩展更加简单。2.1.3 snort规则snort作为一款流行的NIDS,它出类拔萃之处在于它的规则文件被设计成可编辑的文本文件。完整的snort规则应该由两部分构成:括号前面的规则头和括号里面的规则体。比如alert tcp any any - any any (flags: A; ack: 0; msg: “NMAP TCP ping”;)就是个典型的规则。规则头是规则不可或缺的一部分,规则头可以定义攻击的
21、一些简单特征,比如源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型等基本信息,并且它定义了对于入侵事件snort应该采取哪种规则动作。概括起来规则头可以分为7个部分:规则动作、协议类型、源地址、源端口、目的地址、目的端口和方向操作符。规则动作是构成规则头的第一个部分,它告诉snort当检测到入侵时,探测引擎将会采取什么样的响应。Snort规则动作可分为预置规则动作和自定义规则动作。5种预置的动作如表2-1所示:表2-1 snort预置规则动作规则动作含义alert应用默认机制产生告警,以及做相应记录log对包应用规定机制进行记录pass忽略这个数据包activate先告警,接着activate一个
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