With information technology entering new fields and levels of deployment, e.g., in areas of energy, mobility, and production, network security monitoring needs to be able to cope with those environments and their evolution. However, state-of-the-art Network Security Monitors (NSMs) typically lack the necessary flexibility to handle the diversity of the packet-oriented layers below the abstraction of TCP/IP connections. In this work, we advance the software architecture of a network security monitor to facilitate the flexible integration of lower-layer protocol dissectors while maintaining required performance levels. We proceed in three steps: First, we identify the challenges for modular packet-level analysis, present a refined NSM architecture to address them and specify requirements for its implementation. Second, we evaluate the performance of data structures to be used for protocol dispatching, implement the proposed design into the popular open-source NSM Zeek and assess its impact on the monitor performance. Our experiments show that hash-based data structures for dispatching introduce a significant overhead while array-based approaches qualify for practical application. Finally, we demonstrate the benefits of the proposed architecture and implementation by migrating Zeek's previously hard-coded stack of link and internet layer protocols to the new interface. Furthermore, we implement dissectors for non-IP based industrial communication protocols and leverage them to realize attack detection strategies from recent applied research. We integrate the proposed architecture into the Zeek open-source project and publish the implementation to support the scientific community as well as practitioners, promoting the transfer of research into practice.


翻译:随着信息技术进入新的领域和部署水平,例如能源、流动性和生产等领域的信息技术进入新的领域和部署水平,网络安全监测需要能够应对这些环境及其演变,然而,最先进的网络安全监测员(NSMS)通常缺乏必要的灵活性,无法在TCP/IP连接的抽象化下处理以包为导向的层的多样性。在这项工作中,我们推进网络安全监测的软件结构,以便利将低层协议拆分部门灵活整合,同时保持必要的绩效水平。我们分三个步骤进行:首先,我们确定模块化的包级分析的挑战,提出经过改进的NSM系统架构,以应对这些挑战,并具体规定其实施要求。第二,我们评估用于发送协议、将拟议的设计落实到广受欢迎的NSM Zeek系统/IP连接系统之下,并评估其对监测绩效的影响。我们的实验表明,基于数据结构在提供重要的间接支持的同时,基于阵列的方法也符合实际应用水平。我们展示了拟议的架构和实施工作的好处,将Zeek系统改进的系统化做法加以改进,将最新的社区检测程序转换为我们以前应用的互联网搜索和网络化的系统化系统化的系统,我们通过应用的网络化的网络化的网络化系统化系统化系统化系统化的系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化系统化。

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