日前,啟明星辰公司在IDS/IPS產品中成功地研制和實現了一種高效的自適應模式匹配VAPM方法(Venus Adaptive Pattern Match)。該方法根據網絡攻擊指紋(模式)特征和協議變量特征自動選擇一種能夠使其性能最高的模式匹配算法,從而使IDS/IPS性能達到最優。
IDS/IPS作為網絡安全防護的重要手段,通常部署在關鍵網絡內部或者網絡邊界入口處,實時捕獲網絡內或進出網絡的報文數據流并進行綜合分析,發現可能的入侵行為并進行實時響應(報警或阻斷)。模式匹配算法作為一種快速搜索攻擊特征的方法,是實現基于攻擊特征誤用檢測的核心技術,其算法運行效率直接影響到整個產品(系統)的檢測性能。
在主流IDS/IPS產品基于攻擊特征的誤用檢測方法中,包括以下兩種類型的模式匹配算法:
1) 基于有限狀態自動機的字符串匹配方法。例如ACBM算法,它將AC算法中有限狀態機字符串匹配思想和BM算法中的文本比較窗口快速跳躍思想相結合。直接影響ACBM算法效率的因素有兩個,分別是基于BM算法的比較窗口前進速度和有限狀態機樹的存儲空間。當模式數量增多時,ACBM算法在理論上應該速度下降平緩,但由于ACBM算法需要大量內存來存儲有限狀態機樹,所以使得該算法無法充分利用CPU緩存技術,導致算法實際運行效率較差。
2) 直接快速掃描文本,通過文本子串特征篩選出可能的模式集合(或者排除掉不可能的模式),然后對可能出現的模式進行精確匹配。例如WM算法,它通過快速HASH表和寬字符BM跳躍思想實現快速多模式匹配。直接影響WM算法效率的因素有兩個,分別是HASH表檢索性能和BM跳躍思想中寬字符大小的選取,其中HASH表檢索性能受HASH表平衡度和子鏈搜索速度的直接影響。當擁有共同前綴的模式數量越多,HASH表平衡度就越差,子鏈搜索速度也就越慢。當實現BM跳躍時所選取的寬字符較大時,比較窗口前進速度會較快,但所需的存儲空間就會成指數增長,從而導致算法實際運行效率較差。
通過對多種主流模式匹配算法進行深入研究,發現各種模式匹配算法的搜索性能非常依賴于模式集合特征,并不存在一種在所有模式集合下都最優的模式匹配算法。因此,若能夠根據模式的特點對模式匹配算法進行自適應選擇,則能夠明顯改善IDS/IPS產品中檢測引擎的性能。
目前,主流IDS/IPS產品中模式匹配算法的選用存在以下兩個問題:
1) 匹配算法的選擇沒有考慮網絡攻擊特征;
2) 匹配算法種類比較單一,沒有使安全產品的整體性能達到最優。
在對模式匹配算法和網絡攻擊特征做大量分析、深入研究和全面測試的基礎上,VAPM方法利用多個模式匹配算法的特點和優點,系統自動選擇適合的模式匹配算法,在保證系統穩定性的同時,使得所選擇的模式匹配算法效率最優。該方法可以廣泛應用于IDS/IPS等所有需要快速搜索模式(關鍵字)的網絡安全產品中。
VAPM方法包括兩個工作階段,即自適應階段和模式匹配階段。其中,自適應階段對模式的特征進行統計分析,并根據分析結果選擇最優的模式匹配算法;模式匹配階段通過統一調用接口為外部調用模塊提供快速模式匹配服務。
VAPM具有以下兩方面的優點:
1) VAPM充分利用了多個模式匹配算法的性能優勢、根據攻擊和協議變量特征靈活選擇合適的模式匹配算法、在匹配速度和存儲空間上達到最優。
2)在VAPM中,模式特征分析、算法選擇和模式匹配算法庫具有高度的靈活性和可擴展性強。
目前,VAPM方法已申請了國家專利,并成功應用到啟明星辰的天闐IDS/IPS產品中,測試結果表明,采用VAPM方法使現有IDS/IPS引擎的內存占用減少了19.7%,搜索速度提高了23.3%。這樣,具有VAPM功能的IDS/IPS系統能夠更好滿足用戶的安全和性能需求。近期,在賽迪評測(CCID)組織的“2006年度中國市場主流IDS產品測試”中,天闐NS2200的性能指標達到了64字節小包2G線速的水平,取得中國市場最領先的地位。