利用Catalyst交換機(jī)防范蠕蟲病毒

    互聯(lián)網(wǎng)蠕蟲的泛濫在最近幾年造成了巨大的損失，讓很多服務(wù)運營商和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的管理員甚為頭疼的不僅是其不斷的發(fā)展變種，而且發(fā)作造成的損害也越來越嚴(yán)重。盡管蠕蟲本身通常并不破壞任何的數(shù)據(jù)，但它所帶來的直接和間接的破壞使得網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)擁塞。受感染的端系統(tǒng)的計算資源會受到嚴(yán)重影響，而病毒的傳播則消耗大量的鏈路帶寬，更可怕的是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備受到影響而造成網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定甚至癱瘓。以SQL Slammer為例，發(fā)生感染傳播高峰時造成的平均包丟失率為20%，網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定引起了銀行ATM自動提款機(jī)不能工作，航空公司的售票系統(tǒng)癱瘓，僅僅兩天的時間，就有30萬臺主機(jī)感染了SQL Slammer，造成的損失達(dá)數(shù)十億美元。

    在這里我想說的是如何利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備防范蠕蟲病毒的入侵。

　　今天的企業(yè)越來越多地把關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用、語音、視頻等新型應(yīng)用融合到IP網(wǎng)絡(luò)上，一個安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵。而企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部和外部的界限越來越模糊，用戶的移動性越來越強(qiáng)，過去我們認(rèn)為是安全的內(nèi)部局域網(wǎng)已經(jīng)潛伏著威脅。我們很難保證病毒不會被帶入我們的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，而局域網(wǎng)的廣泛分布和高速連接，也使其很可能成為蠕蟲快速泛濫的溫床。如何應(yīng)對現(xiàn)在新的網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境呢？如何在我們的局域網(wǎng)上防范蠕蟲，及時地發(fā)現(xiàn)、跟蹤和阻止其泛濫，是每個網(wǎng)絡(luò)管理人員所思考的問題。

　　也許這是一個非常大的命題，事實上也確實需要一個系統(tǒng)的、協(xié)同的安全策略才能實現(xiàn)。從網(wǎng)絡(luò)到主機(jī)，從核心層到分布層、接入層，我們要采取全面的企業(yè)安全策略來保護(hù)整個網(wǎng)絡(luò)和其所連接的系統(tǒng)，另外即使當(dāng)蠕蟲發(fā)生時我們要有措施將其影響盡量緩解，并保護(hù)我們的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。

　　本文將介紹Cisco Catalyst交換機(jī)上的一個獨特解決方案，以一種非常經(jīng)濟(jì)、有效和可擴(kuò)展的方式來防范蠕蟲病毒的危害。

　　首先我們要了解蠕蟲的異常行為，并有手段來盡早發(fā)現(xiàn)其異常行為。發(fā)現(xiàn)可疑行為后要能很快定位其來源，即跟蹤到其源IP地址、MAC地址、登錄用戶名、所連接的交換機(jī)和端口號等等。要搜集到證據(jù)并作出判斷，如果確是蠕蟲病毒，就要及時做出響應(yīng)的動作，例如關(guān)閉端口，對被感染機(jī)器進(jìn)行處理。

　　但是我們知道，接入交換機(jī)遍布于每個配線間，為企業(yè)的桌面系統(tǒng)提供邊緣接入，由于成本和管理的原因，我們不可能在每個接入層交換機(jī)旁都放置一臺IDS設(shè)備。如果是在分布層或核心層部署IDS，對于匯聚了成百上千個百兆/千兆以太網(wǎng)流量的分布層或核心層來說，工作在第7層的軟件實現(xiàn)的IDS無法處理海量的數(shù)據(jù)，所以不加選擇地對所有流量都進(jìn)行監(jiān)控是不實際的。

　　怎么能找到一種有的放矢、行之有效而又經(jīng)濟(jì)擴(kuò)展的解決方案呢？利用Catalyst交換機(jī)所集成的安全特性和Netflow，就可以做到！

　　發(fā)現(xiàn)可疑流量。 我們利用Cisco Netflow所采集和輸出的網(wǎng)絡(luò)流量的統(tǒng)計信息，可以發(fā)現(xiàn)單個主機(jī)發(fā)出超出正常數(shù)量的連接請求，這種不正常的大數(shù)量的流往往是蠕蟲爆發(fā)或網(wǎng)絡(luò)濫用的跡象。因為蠕蟲的特性就是在發(fā)作時會掃描大量隨機(jī)IP地址來尋找可能的目標(biāo)，會產(chǎn)生大量的TCP或ICMP流。流記錄里其實沒有數(shù)據(jù)包的載荷(payload)信息。這是Netflow和傳統(tǒng)IDS的一個重要區(qū)別，一個流記錄里不包含高層信息，這樣的好處則是可以高速地以硬件方式處理，適合于繁忙的高速局域網(wǎng)環(huán)境。通常部署在核心層和分布層的Catalyst 4500和Catalyst 6500交換機(jī)都支持基于硬件的Netflow。所以Netflow不能對數(shù)據(jù)包做出深層分析，但是已經(jīng)有足夠的信息來發(fā)現(xiàn)可疑流量，而且不受“0日”的局限。如果分析和利用得當(dāng)，Netflow記錄非常適用于早期的蠕蟲或其他網(wǎng)絡(luò)濫用行為的檢測。

　　了解流量模式的基線非常重要。例如，一個用戶同時有50-100個活動的連接是正常的，但是如果一個用戶發(fā)起大量的(例如1000個)活動的流就是非正常的了。

　　追蹤可疑的源頭。識別出可疑流量后，同樣重要的是追蹤到源頭(包括物理位置和用戶ID)。在今天的移動的環(huán)境中，用戶可以在整個園區(qū)網(wǎng)中隨意漫游，僅僅知道源IP地址是很難快速定位用戶的。而且我們還要防止IP地址假冒，否則檢測出的源IP地址無助于我們追查可疑源頭。另外我們不僅要定位到連接的端口，還要定位登錄的用戶名。

　　搜集可疑流量。一旦可疑流量被監(jiān)測到，我們需要捕獲這些數(shù)據(jù)包來判斷這個不正常的流量到底是不是發(fā)生了新的蠕蟲攻擊。正如上面所述，Netflow并不對數(shù)據(jù)包做深層分析，我們需要網(wǎng)絡(luò)分析工具或入侵檢測設(shè)備來做進(jìn)一步的判斷。但是，如何能方便快捷地捕獲可疑流量并導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)分析工具呢？速度是很重要的，否則你就錯過了把蠕蟲扼殺在早期的機(jī)會。除了要很快定位可疑設(shè)備的物理位置，還要有手段能盡快搜集到證據(jù)。我們不可能在每個接入交換機(jī)旁放置網(wǎng)絡(luò)分析或入侵檢測設(shè)備，也不可能在發(fā)現(xiàn)可疑流量時扛著分析儀跑去配線間。

　　有了上面的分析，下面我們就看如何利用Catalyst的功能來滿足這些需要！

　　檢測可疑流量. Cat6500 和 Catalyst 4500 ( Sup IV, Sup V 和 Sup V – 10 GE ) 提供了基于硬件的Netflow 功能，采集流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流量信息。這些信息采集和統(tǒng)計都通過硬件ASCI完成，所以對系統(tǒng)性能沒有影響。 Catalyst 4500 Sup V-10GE缺省就帶了Netflow卡，所以不需增加投資。

　　追蹤可疑源頭。 Catalyst 集成的安全特性提供了基于身份的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(IBNS)，以及DHCP監(jiān)聽、源IP防護(hù)、和動態(tài)ARP檢測等功能。這些功能提供了用戶的IP地址和MAC地址、物理端口的綁定信息，同時防范IP地址假冒。這點非常重要，如果不能防范IP地址假冒，那么Netflow搜集到的信息就沒有意義了。 用戶一旦登錄網(wǎng)絡(luò)，就可獲得這些信息。結(jié)合ACS，還可以定位用戶登錄的用戶名。在Netflow 收集器(Netflow Collector)上編寫一個腳本文件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑流量時，就能以email的方式，把相關(guān)信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)管理員。

　　在通知email里，報告了有不正常網(wǎng)絡(luò)活動的用戶CITG, 所屬組是CITG-1(這是802.1x登錄所用的)。接入層交換機(jī)的IP地址是10.252.240.10，物理接口是FastEthernet4/1，另外還有客戶端IP地址和MAC地址 ，以及其在5分鐘內(nèi)(這個時間是腳本所定義的)發(fā)出的flow和packet數(shù)量。

　　掌握了這些信息后，網(wǎng)管員就可以馬上采取以下行動了：

　　通過遠(yuǎn)程SPAN捕獲可疑流量。Catalyst交換機(jī)上所支持的遠(yuǎn)程端口鏡像功能可以將流量捕獲鏡像到一個遠(yuǎn)程交換機(jī)上，例如將接入層交換機(jī)上某個端口或VLAN的流量穿過中繼鏡像到分布層或核心層的某個端口，只需非常簡單的幾命令即可完成。流量被捕獲到網(wǎng)絡(luò)分析或入侵檢測設(shè)備(例如Cat6500集成的網(wǎng)絡(luò)分析模塊NAM或IDS模塊)，作進(jìn)一步的分析和做出相應(yīng)的動作。

　　整個過程需要多長時間呢？對于一個有經(jīng)驗的網(wǎng)管員來說，在蠕蟲發(fā)生的5分鐘內(nèi)就能完成，而且他不需要離開他的座位！

　　我們可以看到，這個解決方案結(jié)合了Catalyst上集成的多種安全特性功能，從擴(kuò)展的802.1x，到DHCP 監(jiān)聽、動態(tài)ARP檢測、源IP防護(hù)和Netflow。這些安全特性的綜合使用，為我們提供了一個在企業(yè)局域網(wǎng)上有效防范蠕蟲攻擊的解決方案，這個方案不需更多額外投資，因為利用的是集成在Catalyst 上的IOS中的功能特性，也帶給我們一個思考：如何利用網(wǎng)絡(luò)來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)？這些我們在選擇交換機(jī)時可能忽略的特性，會帶給我們意想不到的行之有效的安全解決方案！

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