Intrusion Detection Systems in SDN-based Self-Healing PMU Networks

Nowadays, Power grids are critical infrastructures on which everything else relies, and their correct behavior is of the highest priority. New smart devices are being deployed to be able to manage and control power grids more efficiently and avoid instability. However, the deployment of such smart devices like Phasor Measurement Units (PMU) and Phasor Data Concentrators (PDC), open new opportunities for cyber attackers to exploit network vulnerabilities. If a PDC is compromised, all data coming from PMUs to that PDC is lost, reducing network observability. Our approach to solve this problem is to develop an Intrusion detection System (IDS) in a Software-defined network (SDN). allowing the IDS system to detect compromised devices and use that information as an input for a self-healing SDN controller, which redirects the data of the PMUs to a new, uncompromised PDC, maintaining the maximum possible network observability at every moment. During this research, we have successfully implemented Self-healing in an example network with an SDN controller based on Ryu controller. We have also assessed intrinsic vulnerabilities of Wide Area Management Systems (WAMS) and SCADA networks, and developed some rules for the Intrusion Detection system which specifically protect vulnerabilities of these networks. The integration of the IDS and the SDN controller was also successful. \\To achieve this goal, the first steps will be to implement an existing Self-healing SDN controller and assess intrinsic vulnerabilities of Wide Area Measurement Systems (WAMS) and SCADA networks. After that, we will integrate the Ryu controller with Snort, and create the Snort rules that are specific for SCADA or WAMS systems and protocols.

Integrity-based kernel malware detection

Kernel-level malware is one of the most dangerous threats to the security of users on the Internet, so there is an urgent need for its detection. The most popular detection approach is misuse-based detection. However, it cannot catch up with today's advanced malware that increasingly apply polymorphism and obfuscation. In this thesis, we present our integrity-based detection for kernel-level malware, which does not rely on the specific features of malware. ^ We have developed an integrity analysis system that can derive and monitor integrity properties for commodity operating systems kernels. In our system, we focus on two classes of integrity properties: data invariants and integrity of Kernel Queue (KQ) requests. ^ We adopt static analysis for data invariant detection and overcome several technical challenges: field-sensitivity, array-sensitivity, and pointer analysis. We identify data invariants that are critical to system runtime integrity from Linux kernel 2.4.32 and Windows Research Kernel (WRK) with very low false positive rate and very low false negative rate. We then develop an Invariant Monitor to guard these data invariants against real-world malware. In our experiment, we are able to use Invariant Monitor to detect ten real-world Linux rootkits and nine real-world Windows malware and one synthetic Windows malware. ^ We leverage static and dynamic analysis of kernel and device drivers to learn the legitimate KQ requests. Based on the learned KQ requests, we build KQguard to protect KQs. At runtime, KQguard rejects all the unknown KQ requests that cannot be validated. We apply KQguard on WRK and Linux kernel, and extensive experimental evaluation shows that KQguard is efficient (up to 5.6% overhead) and effective (capable of achieving zero false positives against representative benign workloads after appropriate training and very low false negatives against 125 real-world malware and nine synthetic attacks). ^ In our system, Invariant Monitor and KQguard cooperate together to protect data invariants and KQs in the target kernel. By monitoring these integrity properties, we can detect malware by its violation of these integrity properties during execution.^

Introduction to Security Onion

Security Onion is a Network Security Manager (NSM) platform that provides multiple Intrusion Detection Systems (IDS) including Host IDS (HIDS) and Network IDS (NIDS). Many types of data can be acquired using Security Onion for analysis. This includes data related to: Host, Network, Session, Asset, Alert and Protocols. Security Onion can be implemented as a standalone deployment with server and sensor included or with a master server and multiple sensors allowing for the system to be scaled as required. Many interfaces and tools are available for management of the system and analysis of data such as Sguil, Snorby, Squert and Enterprise Log Search and Archive (ELSA). These interfaces can be used for analysis of alerts and captured events and then can be further exported for analysis in Network Forensic Analysis Tools (NFAT) such as NetworkMiner, CapME or Xplico. The Security Onion platform also provides various methods of management such as Secure SHell (SSH) for management of server and sensors and Web client remote access. All of this with the ability to replay and analyse example malicious traffic makes the Security Onion a suitable low cost alternative for Network Security Management. In this paper, we have a feature and functionality review for the Security Onion in terms of: types of data, configuration, interface, tools and system management.

Classificação de anomalias e redução de falsos positivos em sistemas de detecção de intrusão baseados em rede utilizando métodos de agrupamento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Descoberta de conhecimento em Logs de tentativas de intrusão. Um estudo de caso em Instituições de Ensino Superior

Perante a evolução constante da Internet, a sua utilização é quase obrigatória. Através da web, é possível conferir extractos bancários, fazer compras em países longínquos, pagar serviços sem sair de casa, entre muitos outros. Há inúmeras alternativas de utilização desta rede. Ao se tornar tão útil e próxima das pessoas, estas começaram também a ganhar mais conhecimentos informáticos. Na Internet, estão também publicados vários guias para intrusão ilícita em sistemas, assim como manuais para outras práticas criminosas. Este tipo de informação, aliado à crescente capacidade informática do utilizador, teve como resultado uma alteração nos paradigmas de segurança informática actual. Actualmente, em segurança informática a preocupação com o hardware é menor, sendo o principal objectivo a salvaguarda dos dados e continuidade dos serviços. Isto deve-se fundamentalmente à dependência das organizações nos seus dados digitais e, cada vez mais, dos serviços que disponibilizam online. Dada a mudança dos perigos e do que se pretende proteger, também os mecanismos de segurança devem ser alterados. Torna-se necessário conhecer o atacante, podendo prever o que o motiva e o que pretende atacar. Neste contexto, propôs-se a implementação de sistemas de registo de tentativas de acesso ilícitas em cinco instituições de ensino superior e posterior análise da informação recolhida com auxílio de técnicas de data mining (mineração de dados). Esta solução é pouco utilizada com este intuito em investigação, pelo que foi necessário procurar analogias com outras áreas de aplicação para recolher documentação relevante para a sua implementação. A solução resultante revelou-se eficaz, tendo levado ao desenvolvimento de uma aplicação de fusão de logs das aplicações Honeyd e Snort (responsável também pelo seu tratamento, preparação e disponibilização num ficheiro Comma Separated Values (CSV), acrescentando conhecimento sobre o que se pode obter estatisticamente e revelando características úteis e previamente desconhecidas dos atacantes. Este conhecimento pode ser utilizado por um administrador de sistemas para melhorar o desempenho dos seus mecanismos de segurança, tais como firewalls e Intrusion Detection Systems (IDS).

Gestão de Redes e Sistemas: Estudo de um caso

A gestão e monitorização de redes é uma necessidade fundamental em qualquer organização, quer seja grande ou pequena. A sua importância tem de ser refletida na eficiência e no aumento de informação útil disponível, contribuindo para uma maior eficácia na realização das tarefas em ambientes tecnologicamente avançados, com elevadas necessidades de desempenho e disponibilidade dos recursos dessa tecnologia. Para alcançar estes objetivos é fundamental possuir as ferramentas de gestão de redes adequadas. Nomeadamente ferramentas de monitorização. A classificação de tráfego também se revela fundamental para garantir a qualidade das comunicações e prevenir ataques indesejados aumentando assim a segurança nas comunicações. Paralelamente, principalmente em organizações grandes, é relevante a inventariação dos equipamentos utilizados numa rede. Neste trabalho pretende-se implementar e colocar em funcionamento um sistema autónomo de monitorização, classificação de protocolos e realização de inventários. Todas estas ferramentas têm como objetivo apoiar os administradores e técnicos de sistemas informáticos. Os estudos das aplicações que melhor se adequam à realidade da organização culminaram num acréscimo de conhecimento e aprendizagem que irão contribuir para um melhor desempenho da rede em que o principal beneficiário será o cidadão.

Complete Analysis of Configuration Rules to Guarantee Reliable Network Security Policies

Peer-reviewed

Global Optimization Algorithms and their Application to Distributed Systems

In this report, we discuss the application of global optimization and Evolutionary Computation to distributed systems. We therefore selected and classified many publications, giving an insight into the wide variety of optimization problems which arise in distributed systems. Some interesting approaches from different areas will be discussed in greater detail with the use of illustrative examples.

Real-time context-aware network security policy enforcement system (RC-NSPES)

The major technical objectives of the RC-NSPES are to provide a framework for the concurrent operation of reactive and pro-active security functions to deliver efficient and optimised intrusion detection schemes as well as enhanced and highly correlated rule sets for more effective alerts management and root-cause analysis. The design and implementation of the RC-NSPES solution includes a number of innovative features in terms of real-time programmable embedded hardware (FPGA) deployment as well as in the integrated management station. These have been devised so as to deliver enhanced detection of attacks and contextualised alerts against threats that can arise from both the network layer and the application layer protocols. The resulting architecture represents an efficient and effective framework for the future deployment of network security systems.

Evolving features-algorithms knowledge map to support NIDS data intelligence and learning loop architecting – a generalised approach to NIDS pattern feature space knowledge processing

This paper describes a proposed new approach to the Computer Network Security Intrusion Detection Systems (NIDS) application domain knowledge processing focused on a topic map technology-enabled representation of features of the threat pattern space as well as the knowledge of situated efficacy of alternative candidate algorithms for pattern recognition within the NIDS domain. Thus an integrative knowledge representation framework for virtualisation, data intelligence and learning loop architecting in the NIDS domain is described together with specific aspects of its deployment.

Técnicas de detecção de Sniffers

A área de Detecção de Intrusão, apesar de muito pesquisada, não responde a alguns problemas reais como níveis de ataques, dim ensão e complexidade de redes, tolerância a falhas, autenticação e privacidade, interoperabilidade e padronização. Uma pesquisa no Instituto de Informática da UFRGS, mais especificamente no Grupo de Segurança (GSEG), visa desenvolver um Sistema de Detecção de Intrusão Distribuído e com características de tolerância a falhas. Este projeto, denominado Asgaard, é a idealização de um sistema cujo objetivo não se restringe apenas a ser mais uma ferramenta de Detecção de Intrusão, mas uma plataforma que possibilite agregar novos módulos e técnicas, sendo um avanço em relação a outros Sistemas de Detecção atualmente em desenvolvimento. Um tópico ainda não abordado neste projeto seria a detecção de sniffers na rede, vindo a ser uma forma de prevenir que um ataque prossiga em outras estações ou redes interconectadas, desde que um intruso normalmente instala um sniffer após um ataque bem sucedido. Este trabalho discute as técnicas de detecção de sniffers, seus cenários, bem como avalia o uso destas técnicas em uma rede local. As técnicas conhecidas são testadas em um ambiente com diferentes sistemas operacionais, como linux e windows, mapeando os resultados sobre a eficiência das mesmas em condições diversas.