سیستمهای کشف مزاحمت (IDS)

سیستم کشف مزاحمت که به اختصار IDS نامیده می شود ، برنامه ایست که با تحلیل ترافیک جاری شبکه یا تحلیل تقاضاها سعی در شناسائی فعالیتهای نفوذگر می نماید و در صورتی که تشخیص داد ترافیک ورودی به یک شبکه یا ماشین از طرف کاربران مجاز و عادی نیست بلکه از فعالیتهای یک نفوذگر ناشی می شود به نحو مناسب مسئول شبکه را در جریان می گذارد یا یک واکنش خاص نشان می دهد. در حقیقت IDS نقش آژیر دزدگیر شبکه را ایفا می نماید.
در این بخش پس از بررسی عملکرد IDS در سطوح مختلف، روشهای فرار نفوذگر از آنرا نیز بررسی خواهیم کرد.سیستم IDS در دو سطح ((لایه شبکه )) و ((لایه کاربرد)) عمل می کند و مکانیزم هر یک با دیگری متفاوت است.

عملکرد سیستم IDS مبتنی بر لایه شبکه
در این نوع سیستم کشف مزاحمت،IDS تمام بسته های IP وارده به شبکه محلی را دریافت، جمع آوری و پردازش می کند و پس از تحلیل بسته ها ، بسته های معمولی و بسته های مزاحم (متعلق به نفوذگر) را تشخیص می دهد.IDS باید انبوهی از بسته های IP (و محتویات آنها شامل بسته های TCPوUDP)را مرتب کرده و بروز واقعی یک حمله را تشخیص بدهد.

بطور معمول سیستمهای IDS یک بانک اطلاعاتی از الگوی حملات مختلف در اختیار دارند.
(به این بانک اطلاعاتی، بانک ویژگیها و امضای حمله Features &Signatures Attack گفته می شود) در حقیقت اکثر سیستمهای IDS تحلیلهای خود را بر تطابق الگوهای حمله با ترافیک موجود در شبکه متمرکز کرده اند و هرگاه الگوی ترافیک جاری در شبکه با ویژگی یکی از حملات منطبق باشد یک حمله گزارش خواهد شد.لذا نفوذگر برای فرار از IDS سعی می کند به روشهای مختلف مراحل حمله را بگونه ای سازماندهی کند که IDS آنرا ترافیک معمولی و طبیعی بپندارد.(در این مورد صحبت خواهیم کرد.)

وقتی حمله ای کشف شود سیستم IDS با ارسال e-mail سیستم پی جو(Pager) یا به صدا درآوردن بوق آژیرآنرا به اطلاع مسئول شبکه می رساند و در عین حال به تعقیب حمله ادامه می دهد.شکل (۱۹-۶) یک سیستم IDS معمولی (در سطح شبکه) را نشان می دهد.

در این شکل سیستم IDS در حین نظارت برترافیک شبکه متوجه تلاش برای ارتباط با پورتهای ۸۰و۲۳شده است.این سیستم تلاش برای برقرای ارتباط با پورت ۲۳(مربوط به TelNet) را اصلاٌ طبیعی نمی داند و آنرا به عنوان علائم یک حمله گزارش می کند.یا مثلاٌ سیستم IDS با تحلیل جریان بسته های IP متوجه می شود که چند هزار بسته SYN با فیلد Source IP یکسان و با شماره های مختلف پورت به شبکه ارسال شده است. این مسئله قطعاٌ علامت بروز یک حمله است.

حال باید دید نفوذگر به چه نحوی تلاش می کند از IDS مبتنی بر لایه شبکه فرار کند؟
نفوذگر از مکانیزمهای زیر برای فرار از IDS (IDS Evasion) بهره می گیرد:

ترافیک ارسالی به شبکه هدف بگونه ای تنظیم می شود که با الگوی هیچ حمله ای تطابق نداشته باشد.در چنین حالتی ممکن است نفوذگر از برنامه نویسی استفاده کند چرا که ابزارهای موجود الگوی حمله شناخته شده ای دارند.

بسته های ارسالی به یک شبکه بگونه ای سازماندهی می شوند که عملکرد دقیق آن فقط در ماشین نهائی (Host) مشخص شود.

برای روشن شدن نکات ابهام در روشهای فوق به چند مثال عملی خواهیم پرداخت:
بگونه ای که در فصل مفاهیم TCP/IP تشریح شد یک بسته IP را به همراه دارد.قطعات کوچکتر (Fragment) شکسته شود.هر بسته شکسته شده سرآیند بسته IP را به همراه دارد.قطعات مختلف از طریق شبکه ارسال شده و نهایتاٌ در ماشین مقصد بازسازی خواهند شد.وقتی سیستم IDS با بسته های قطعه قطعه شده IP مواجه می شود باید همانند ماشین نهائی آنها را دریافت و بازسازی نماید.نفوذگر می تواند بسته های IP را در قطعات بسیار کوچک (مثلاٌ ۸

بایتی) شکسته و آنها را ارسال کند.در ضمن برای فلج کردن IDS بسته های IP بسیار زیاد و قطعه قطعه شده بی هدفی را نیز لابلای بسته های حمله ارسال می کند.IDS باید بافر بسیار زیادی در اختیار داشته باشد تا بتواند ضمن بازسازی قطعات شکسته شده درون آنها به جستجوی الگوی حمله بپردازد.

تا تابستان سال ۲۰۰۰تقریباٌ هیچ سیستم IDSوجود نداشت که قادر به بازسازی قطعات بسته های IP باشد لذا هر نفوذگری با قطعه قطعه کردن بسته های IP (محتوی بسته TCPیا UDP) از سیستم IDS فرار می کرد. بعنوان مثال ابزار Snort(که یک نرم افزار Open Source و رایگان است) بعنوان یک سیستم IDS بسیار معروف تا سال ۲۰۰۰ در مقابله با بسته های قطعه قطعه شده ناتوان بود!

در ضمن نفوذگر می تواند قطعه قطعه کردن بسته IP را به روش های نامتعارف انجام بدهد بگونه ای که سیستم IDS نتواند بدرستی آنرا بازسازی کند. مکانیزم این نوع حمله به شرح زیر است:

 

حمله به IDS بر اساس قطعات کوچک و قطعات هم پوشان IP
روش حمله از طریق بسته های قطعه قطعه شده کوچک بر علیه IDS در شکل (۲۰-۶) به تصویر کشیده شده است.
فرض کنید یک بسته IP محتوی یک بسته TCP(در فیلد Payload ) باشد.چون بخش Payload از هر بسته IP می تواند قطعه قطعه شود لذا بطور عمدی قطعه اول به قدری کوچک در نظر گرفته می شود که فقط دو بایت اول از بسته TCP را شامل شود و بنابراین دو بایت دوم از بسته TCP که شماره پورت مقصد (Destination Port) را در برمی گیرد در بسته دوم ارسال می شود. معمولاٌ سیستمهای IDS برای تشخیص حمله به سرآیند بسته TCP احتیاج دارند تا مثلاٌ تلاش برای

برقراری ارتباط با پورت ۲۳ مربوط به TelNet را کشف نمایند. چون بسته اول سرآیند کامل بسته TCP و شماره پورت مقصد را ندارد معمولاٌ IDS آنرا معمولی درنظر گرفته و از آن می گذرد.بدینصورت نفوذگر IDS را دور می زند. نوع دیگر حمله به IDS حمله براساس قطعات همپوشان (Fragment Overlap) است که با دستکاری و تغییرات عمدی در فیلد Fragment Offset(از بسته IP) انجام می شود.بگونه ای که در محل قرار گرفتن قطعه جاری را در دیتاگرام اصلی مشخص می کند.به شکل (۲۱-۶) دقت کنید.قطعات همپوشان با مکانیزم زیر تنظیم و ارسال می شوند:

اولین قطعه بسته IP که شامل سرآیند بسته TCP است دارای شماره پورت مجاز است.(مثل HTTP-TCP80).

دومین قطعه بگونه ای تنظیم می شود که پس از بازسازی بر روی بخشی از قطعه های قبل نوشته شده و مقادیر قبلی را بازنویسی کند لذا شماره پورت واقعی در قطعه دوم مشخص می شود.شماره پورتی که در قطعه اول درج شده است و بعداٌ بازنویسی خواهد شد.
چون احتمالاٌ فقط قطعه اول از هر بسته IP توسط IDS بررسی می شود لذا قطعه دوم که قطعه اول را بازنویسی می کند توسط IDS تشخیص داده نخواهد شد!
قطعات همپوشان پس از بازسازی در ماشین هدف بسته TCP اصلی را با شماره پورت واقعی تشکیل می دهد!
FragRouter:ابزاری برای فرار از چنگ سیستم IDS

ابزار FragRouter که توسط گروه Dug Song طراحی شده انواع حملات به سیستم IDS را بر اساس تکنیک قطعه قطعه سازی بسته های IP پیاده سازی کرده است.این ابزار در آدرس http://www.anzen.com/research/nidsbench/ در دسترس قرار گرفته و در محیطهای Solaris-Linux وBSDقابل اجرا است.(این برنامه و کدهای آن (به زبان C)در CD جانبی کتاب ضمیمه شده است.)
FragRouter بیش از ۳۵ روش مختلف را در قطعه قطعه سازی بسته های IP(یا (TCPپیاده سازی کرده است.برخی این روشها در جدول (۲-۶) معرفی شده اند.

بگونه ای که در شکل (۲۲-۶) دیده می شود نرم افزار FragRouter نقش یک مسیریاب نرم افزاری را بازی می کند.نفوذگر آنرا بر روی ماشینی نصب کرده و سپس با اتکاء به مکانیزمهای قطعه قطعه سازی که در FragRouter پیاده سازی شده است هر گونه ابزار حمله خود را با خیال راحت بکار می گیرد چرا که این مسیریاب پس از دریافت بسته های حمله آنرا به نحو مناسب و دلخواه نفوذگر تکه تکه خواهد کرد بگونه ای که حتی الا مکان سیستمIDS را تحریک ننماید!

مکانیزم قطعه قطعه سازی بسته های IP نام Flag
برای تنظیم نام مکانیزم
قطعه قطعه سازی
بسته های IP را به قطعات ۸ بایتی تقسیم کرده و سپس ارسال می نماید .
-F1
Frag-1
بسته های IP را به قطعات ۲۴ بایتی تقسیم کرده و سپس ارسال می نماید .
-F2
Frag-2
بسته های IP را به قطعات ۸ بایتی تقسیم کرده و سپس ارسال می نماید ؛ با این ویژگی که یکی از بسته ها خارج از ترتیب ارسال می شود .
-F3
Frag-3
ابتدا مراحل ” دست تکانی سه مرحله ای ” را تکمیل کرده و یک ارتباط TCP برقرار می کند . سپس بسته های جعلی RST و FIN با Checksum اشتباه ارسال می نماید . ( بسته ای که کد کشف خطای غلطی در آن تنظیم شده است . ) سپس داده ها را بصورت بسته های یک بایتی ارسال می کند .
-T1

Tcp-1

ابتدا مراحل ” دست تکانی سه مرحله ای ” را تکمیل کرده و یک ارتباط TCP برقرار می کند . سپس داده ها را بصورت بسته های دو بایتی ارسال می کند . بین هر دو بسته دو بایتی ، بسته ای یک بایتی ارسال می شود که پس از بازسازی بایت دوم از بسته قبل را بازنویسی می کند . بدین ترتیب از هر بسته دوبایتی ، بایت دوم توسط بعدی تغییر خواهد کرد . ( Overlapping Segment ) .

-T5

Tcp-5
ابتدا مراحل ” دست تکانی سه مرحله ای ” را تکمیل کرده و یک ارتباط TCP برقرار می کند . سپس داده ها را بصورت بسته های یک بایتی ارسال می کند . بین هر دو بسته یک بایتی ، بسته ای پوچ ارسال می شود که دارای Number Sequence کاملاً غلطی است .
-T7
Tcp-7

جدول (۲-۶) برخی از مکانیزمهای FragRouter برای گول زدن سیستم IDS

بگونه ای که در شکل (۲۲-۶)دیده می شود نرم افزار FragRouter نقش یک مسیریاب نرم افزاری را بازی می کند.نفوذگر آنرا بر روی ماشینی نصب کرده و سپس با اتکاء به مکانیزمهای قطعه قطعه سازی که در FragRouter پیاده سازی شده است هرگونه ابزار حمله خود را با خیال راحت بکار می گیرد چرا که این مسیریاب پس از دریافت بسته های حمله آنرا به نحو مناسب و دلخواه نفوذگر تکه تکه خواهد کرد بگونه ای که حتی الامکان سیستم IDS را تحریک ننماید!
بنابراین نرم افزار FragRouter ابزاری برای فرار از سیستم IDS محسوب می شود و هیچ کاربرد دیگری ندارد.مستقل بودن آن(در قالب یک مسیریاب نرم افزاری)به نفوذگر اجازه می دهد تا بدون واهمه از بصدا درآمدن آژیرهای خطر توسط IDS از ابزارهای موردنظر خود استفاده کند.یعنی نفوذگر می تواند پس از نصب و فعال کردن آن ابزارهای نقشه برداری از شبکه(مثلCheops)ابزارهای پویش پورتهای باز(مثل Nmap)ابزارهای کشف قواعد دیوار آتش(مثلFirewalk)و ابزارهای کشف نقاط ضعف سیستم(مثل(Nessus را بکار بگیرد.تمام بسته های تولید شده توسط این ابزارها قبل از خروج از شبکه به FragRouter تحویل داده می شوند تا عملیات لازم بر روی آن انجام شود.

عملکر سیستم IDS در سطح کاربرد و روشهای فرار از آن
سیستم کشف مزاحمت در لایه کاربرد تمام تقاضاهای ارسالی هر برنامه کاربردی را بررسی کرده و در صورت تقاضاهای نامتعارف و خطرناک هشدار می دهد.(بدین ترتیب هر پروتکل لایه کابرد سیستم IDS مستقلی نیاز دارد.به شکل ۲۳-۶ دقت کنید.)بعنوان مثال تقاضاهای HTTP می تواند خطرناک باشند.فرض کنید یک تقاضای HTTP از نوع GET با قالب زیر صادر شده باشد:
GET/cgi-bin/broken.cgi HTTP/1.0

این تقاضا می تواند باعث شود تا یک برنامه آسیب پذیر از نوع CGI بر روی سرویس دهنده هدف اجرا شود.IDS می تواند چنین تقاضاهائی را کشف کرده گزارش بدهد.IDS در سطح کابرد قواعدی را جهت بررسی تقاضاها در اختیار دارد و براساس آن تقاضاهای خطرناک را تشخیص می دهد. نفوذگر برای فرار از IDS روشهای متنوعی را بکار می گیرد که دانستن این روشها برای مسئولین شبکه بسیار حیاتی است چرا که حمله در سطح لایه کابرد بسیار مخرب است.یکی از این حملات در لایه کاربرد حمله به برنامه های CGI است که در ادامه آنرا بررسی کرده و روشهای فرار نفوذگر زا IDS متناظر با آن را توضیح می دهیم.
حمله بر علیه IDS جهت کشف برنامه های CGL نوشته می شوند.اسکریپت های CGL کدهای اجرائی خاصی هستند که بر روی سرویس دهنده وب اجرا می شوند.بعنوان مثال یک اسکریپت CGL می تواند داده های ارسالی یک کاربر را دریافت کرده و در یک بانک اطلاعاتی ذخیره کند.

یک کاربر اطلاعات لازم را از طریق مرورگر خود(Browser) در صفحه وب مربوطه وارد می کند.(محل دریافت داده از کاربر در صفحه وب فرم (Form)نام دارد.)وقتی داده های هر فرم برای سرویس دهنده وب ارسال می شود سرویس دهنده اسکریپت مربوطه را اجرا کرده و داده های ارسالی را برای آن می فرستد.اسکریپت CGL پس از پردازشهای لازم بر روی داده های فرم پاسخ مناسب را به کاربر باز می گرداند.

اگر کمی با تامل به عملکرد CGL های معمولی نگاه کنیم اکثر آنها عملیات زیر را انجام می دهند:
جستجو در یک بانک اطلاعاتی به دنبال یک آیتم خاص و مورد نظر کاربر
ذخیره اطلاعات ارسالی توسط کاربر در یک بانک اطاعاتی

انجام یک محاسبه فوری و بلادرنگ (Online)
اکثر برنامه های مبتنی بروب براساس اسکریپتهای CGL یا روشهای مشابه به مثل ASP (Active Server Page) یا Perl نوشته می شوند.بسیاری از سرویس دهنده های وب مثل Apache یاIIS (از مایکروسافت) روشهای اسکریپت نویسی را با ارائه مثالهائی آموزش می دهند تا برنامه نویسان از یک نقطه شروع خوب برنامه نویسی وب را آغاز نمایند.متاسفانه بخش اعظمی از این اسکریپتها ناقص و ضعیف نوشته شده اند و بشدت آسیب پذیرند. از آنجائی که این اسکریپتهای CGL در پاسخ به تقاضای کاربران آغاز به کار می کنند لذا نقاط ضعف آنها می تواند نفوذگر را برای حمله به یک سرویس دهنده وب کمک کند.