Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu - Sean Peisert

Luận án tiến sĩ về mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu. Phương pháp phân tích dữ liệu nhật ký để phát hiện tấn công hệ thống.

Trường ĐH

University of California, San Diego

Chuyên ngành

Computer Science

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

183

Thời gian đọc

28 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. Mô Hình Phân Tích Pháp Y Hướng Mục Tiêu

Luận án tiến sĩ của Sean Philip Peisert tại UC San Diego giới thiệu mô hình Laocoön - phương pháp phân tích pháp y kỹ thuật số tiên tiến. Mô hình tập trung vào ghi nhật ký hệ thống dựa trên mục tiêu của kẻ tấn công. Khác với các phương pháp truyền thống, Laocoön không chỉ ghi lại hành động mà còn phân tích ý định đằng sau mỗi chuỗi sự kiện. Phương pháp này cải thiện đáng kể khả năng thu thập bằng chứng số và truy vết sự kiện trong điều tra an ninh mạng. Nghiên cứu đề xuất năm nguyên tắc cốt lõi cho phân tích pháp y hiệu quả. Mỗi nguyên tắc giải quyết một vấn đề cụ thể trong quy trình điều tra hiện tại. Mô hình đã được kiểm chứng qua nhiều kịch bản tấn công thực tế, bao gồm leo thang đặc quyền và cấy mã độc. Kết quả cho thấy khả năng phát hiện và phân tích artifact kỹ thuật số vượt trội so với các công cụ truyền thống.

1.1. Bối Cảnh Nghiên Cứu Phân Tích Pháp Y

Phân tích pháp y kỹ thuật số đối mặt với thách thức ngày càng phức tạp. Các phương pháp hiện tại thường ghi nhật ký dựa trên giả định về hành vi tấn công. Điều này tạo ra lỗ hổng khi kẻ tấn công sử dụng kỹ thuật mới. Luận án chỉ ra ba vấn đề chính: thiếu ngữ cảnh trong log file, khối lượng dữ liệu quá lớn, và khó khăn trong việc xác định mối liên hệ giữa các sự kiện. Nghiên cứu đề xuất thay đổi cách tiếp cận từ ghi nhật ký phản ứng sang chủ động. Mô hình mới tập trung vào mục tiêu cuối cùng của kẻ tấn công thay vì từng hành động riêng lẻ.

1.2. Mục Tiêu Của Mô Hình Laocoön

Mô hình Laocoön hướng đến ba mục tiêu chính. Thứ nhất, cải thiện độ chính xác trong phát hiện tấn công bằng cách tập trung vào kết quả thay vì hành động. Thứ hai, giảm thiểu thông tin nhiễu trong quá trình phân tích log file. Thứ ba, tạo ra timeline forensics rõ ràng và dễ hiểu cho các chuyên gia điều tra. Mô hình sử dụng chuỗi gọi hàm để theo dõi luồng thực thi chương trình. Phương pháp này cho phép xác định chính xác điểm bắt đầu và kết thúc của mỗi cuộc tấn công. Kết quả là chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì tốt hơn và có giá trị pháp lý cao hơn.

1.3. Đóng Góp Khoa Học Của Nghiên Cứu

Luận án đóng góp ba yếu tố mới cho lĩnh vực phân tích pháp y. Đầu tiên là bộ năm nguyên tắc hướng dẫn thiết kế hệ thống ghi nhật ký. Nguyên tắc này giúp các tổ chức xây dựng cơ sở hạ tầng giám sát hiệu quả. Thứ hai là mô hình phân tích dựa trên mục tiêu của kẻ tấn công. Mô hình này cho phép phát hiện cả các kỹ thuật tấn công chưa từng biết đến. Thứ ba là phương pháp triển khai thực tế với các thí nghiệm kiểm chứng. Nghiên cứu đã thử nghiệm thành công trên nhiều loại tấn công khác nhau, từ Internet Worm 1988 đến các kỹ thuật hiện đại.

II. Năm Nguyên Tắc Phân Tích Pháp Y Hiệu Quả

Luận án đề xuất năm nguyên tắc cơ bản để cải thiện phân tích pháp y kỹ thuật số. Mỗi nguyên tắc giải quyết một khuyết điểm cụ thể trong các phương pháp hiện tại. Nguyên tắc đầu tiên nhấn mạnh việc xem xét toàn bộ hệ thống thay vì chỉ các thành phần riêng lẻ. Nguyên tắc thứ hai yêu cầu ghi nhật ký hệ thống không dựa trên giả định trước. Nguyên tắc thứ ba tập trung vào kết quả của hành động, không chỉ bản thân hành động. Nguyên tắc thứ tư đòi hỏi cung cấp đủ ngữ cảnh để hiểu rõ sự kiện. Nguyên tắc cuối cùng đảm bảo trình bày thông tin theo cách dễ hiểu cho điều tra viên. Các nguyên tắc này tạo nền tảng cho việc thiết kế hệ thống phân tích log file hiệu quả và thu thập bằng chứng số chất lượng cao.

2.1. Nguyên Tắc Xem Xét Toàn Hệ Thống

Nguyên tắc đầu tiên yêu cầu phân tích pháp y phải xem xét toàn bộ hệ thống. Các công cụ truyền thống thường tập trung vào từng ứng dụng hoặc dịch vụ riêng lẻ. Cách tiếp cận này bỏ sót các tương tác giữa các thành phần khác nhau. Kẻ tấn công thường khai thác chính những điểm giao nhau này. Mô hình Laocoön theo dõi luồng dữ liệu xuyên suốt toàn bộ hệ thống. Phương pháp này phát hiện được các cuộc tấn công phức tạp sử dụng nhiều bước trung gian. Việc ghi nhật ký toàn diện giúp tạo ra timeline forensics đầy đủ và chính xác.

2.2. Ghi Nhật Ký Không Dựa Giả Định

Nguyên tắc thứ hai loại bỏ các giả định về hành vi tấn công. Hệ thống ghi nhật ký truyền thống chỉ lưu những gì được cho là quan trọng. Điều này tạo ra điểm mù khi kẻ tấn công sử dụng phương pháp mới. Mô hình đề xuất ghi lại tất cả các sự kiện liên quan đến mục tiêu bảo mật. Thay vì lọc dữ liệu khi thu thập, hệ thống lọc trong quá trình phân tích. Cách tiếp cận này đảm bảo không bỏ sót artifact kỹ thuật số quan trọng. Kết quả là chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì hoàn chỉnh từ đầu đến cuối.

2.3. Tập Trung Vào Kết Quả Hành Động

Nguyên tắc thứ ba chuyển trọng tâm từ hành động sang kết quả. Phân tích log file truyền thống ghi lại những gì người dùng làm. Nhưng điều quan trọng là những gì thay đổi trong hệ thống. Hai hành động khác nhau có thể tạo ra cùng một kết quả độc hại. Mô hình Laocoön theo dõi thay đổi trạng thái hệ thống thay vì từng lệnh. Phương pháp này phát hiện được cả các kỹ thuật tấn công tinh vi. Ví dụ, việc leo thang đặc quyền có thể thực hiện qua nhiều con đường khác nhau, nhưng kết quả cuối cùng đều giống nhau.

III. Phương Pháp Phân Tích Chuỗi Gọi Hàm

Mô hình Laocoön sử dụng chuỗi gọi hàm làm nền tảng cho phân tích pháp y kỹ thuật số. Phương pháp này theo dõi thứ tự các hàm được gọi trong quá trình thực thi chương trình. Mỗi chuỗi gọi hàm tạo ra một dấu vết độc nhất cho từng hành vi. So sánh các chuỗi này giữa phiên bản gốc và phiên bản bị thay đổi cho phép phát hiện mã độc. Nghiên cứu đã thử nghiệm với nhiều chương trình khác nhau như su, ssh, và lpr. Kết quả cho thấy ngay cả những thay đổi nhỏ cũng tạo ra sự khác biệt đáng kể trong chuỗi gọi hàm. Phương pháp này hiệu quả trong việc phát hiện trojan horse và spyware. Kỹ thuật phân tích hành vi người dùng dựa trên chuỗi gọi hàm cung cấp bằng chứng số có giá trị pháp lý cao. Unique Path Identifier được sử dụng để theo dõi từng luồng thực thi riêng biệt.

3.1. Cơ Chế Thu Thập Chuỗi Gọi Hàm

Hệ thống thu thập chuỗi gọi hàm thông qua instrumentation ở mức mã nguồn. Mỗi lần một hàm được gọi, thông tin về tên hàm và tham số được ghi lại. Dữ liệu này bao gồm cả ngữ cảnh thực thi như process ID và timestamp. Unique Path Identifier giúp phân biệt các luồng thực thi song song. Phương pháp này tạo ra khối lượng lớn dữ liệu nhưng đảm bảo không bỏ sót thông tin quan trọng. Hệ thống sử dụng bộ lọc thông minh để giảm thiểu overhead khi ghi nhật ký hệ thống. Kết quả là timeline forensics chi tiết với độ chính xác cao.

3.2. So Sánh Và Phát Hiện Bất Thường

Quá trình phân tích so sánh chuỗi gọi hàm giữa các phiên bản khác nhau của cùng một chương trình. Các thí nghiệm với su cho thấy việc loại bỏ hàm pam_authenticate tạo ra sự khác biệt rõ rệt. Tương tự, việc thêm mã gửi mật khẩu qua mạng trong ssh được phát hiện ngay lập tức. Mô hình tạo ra danh sách các chuỗi chỉ xuất hiện trong phiên bản bị thay đổi. Những chuỗi này chính là artifact kỹ thuật số chỉ ra sự hiện diện của mã độc. Phương pháp này hiệu quả ngay cả khi kẻ tấn công cố gắng che giấu hành vi của mình.

3.3. Ứng Dụng Trong Điều Tra Thực Tế

Phương pháp chuỗi gọi hàm đã được áp dụng thành công trong nhiều kịch bản điều tra an ninh mạng. Trường hợp trojan sshd cho thấy khả năng phát hiện spyware ẩn sâu trong hệ thống. Phân tích lpr bug minh họa cách theo dõi quá trình leo thang đặc quyền. Nghiên cứu còn phân tích lại Internet Worm năm 1988 để kiểm chứng mô hình. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể phát hiện cả các cuộc tấn công lịch sử. Chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì từ điểm xâm nhập đến khi đạt được mục tiêu cuối cùng. Điều này cung cấp bằng chứng số đầy đủ và có giá trị pháp lý.

IV. Triển Khai Và Thử Nghiệm Mô Hình Laocoön

Luận án trình bày chi tiết quá trình triển khai mô hình Laocoön trên hệ thống thực tế. Các thử nghiệm bao gồm nhiều loại tấn công từ đơn giản đến phức tạp. Thí nghiệm đầu tiên tập trung vào việc chiếm quyền root trên hệ thống cục bộ. Các thí nghiệm tiếp theo kiểm tra khả năng phát hiện trojan horse và spyware. Mỗi kịch bản được thiết kế để kiểm chứng một khía cạnh khác nhau của mô hình. Kết quả cho thấy mô hình phát hiện thành công tất cả các cuộc tấn công được thử nghiệm. Overhead của hệ thống ghi nhật ký hệ thống nằm trong mức chấp nhận được. Quá trình phân tích log file diễn ra nhanh chóng và chính xác. Mô hình cung cấp timeline forensics rõ ràng cho từng cuộc tấn công. Các artifact kỹ thuật số được thu thập đầy đủ và có giá trị trong điều tra an ninh mạng.

4.1. Thử Nghiệm Leo Thang Đặc Quyền

Thí nghiệm đầu tiên mô phỏng các kỹ thuật chiếm quyền root phổ biến. Nghiên cứu kiểm tra việc khai thác lỗi trong lpr để sửa đổi /etc/passwd. Một kịch bản khác thử nghiệm việc bypass xác thực trong lệnh su. Mô hình Laocoön phát hiện thành công tất cả các nỗ lực leo thang đặc quyền. Hệ thống ghi lại chuỗi bảo quản bằng chứng từ lúc bắt đầu khai thác lỗi. Timeline forensics cho thấy rõ ràng từng bước của cuộc tấn công. Phân tích hành vi người dùng xác định chính xác thời điểm quyền root được chiếm đoạt.

4.2. Phát Hiện Trojan Và Spyware

Thử nghiệm với trojan sshd kiểm tra khả năng phát hiện mã độc ẩn. Phiên bản sshd bị thay đổi ghi lại mật khẩu người dùng và gửi qua mạng. Mô hình phát hiện ngay lập tức sự xuất hiện của các chuỗi gọi hàm bất thường. Phân tích log file chỉ ra chính xác đoạn mã thực hiện hành vi độc hại. Một thí nghiệm khác kiểm tra trojan horse được cài đặt qua search path modification. Hệ thống theo dõi thành công quá trình trojan chiếm quyền điều khiển. Artifact kỹ thuật số thu được đủ để xác định nguồn gốc và mục đích của mã độc.

4.3. Phân Tích Các Cuộc Tấn Công Lịch Sử

Nghiên cứu áp dụng mô hình Laocoön để phân tích lại Internet Worm năm 1988. Mặc dù đây là cuộc tấn công cũ, mô hình vẫn phát hiện được các kỹ thuật sử dụng. Phân tích cho thấy worm khai thác lỗi buffer overflow và weak password. Timeline forensics tái tạo chính xác quá trình lan truyền của worm. Thí nghiệm cũng kiểm tra Christma Exec Worm và các mẫu malware khác. Kết quả chứng minh mô hình có khả năng phân tích cả các cuộc tấn công chưa biết trước. Điều này quan trọng trong việc điều tra an ninh mạng đối với các mối đe dọa mới.

V. Từ Mô Hình Lý Thuyết Đến Hệ Thống Thực Tế

Luận án thảo luận chi tiết về các thách thức khi chuyển mô hình Laocoön thành hệ thống triển khai thực tế. Vấn đề đầu tiên là instrumentation code mà không ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống. Thách thức thứ hai liên quan đến quản lý khối lượng lớn dữ liệu từ ghi nhật ký hệ thống. Vấn đề thứ ba là tự động hóa quá trình phân tích log file để giảm thiểu can thiệp thủ công. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật cho từng thách thức này. Phương pháp policy discovery giúp tự động xác định các quy tắc bảo mật của hệ thống. Kỹ thuật reverse-engineering policy áp dụng cho các hệ thống legacy không có tài liệu. Mô hình cũng có thể mở rộng để hỗ trợ intrusion detection realtime. Chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì tự động trong suốt quá trình thu thập và phân tích.

5.1. Giải Quyết Vấn Đề Instrumentation

Instrumentation là thách thức lớn nhất khi triển khai mô hình trên hệ thống production. Việc thêm mã theo dõi vào mọi hàm có thể làm giảm hiệu năng đáng kể. Nghiên cứu đề xuất sử dụng selective instrumentation chỉ ở các điểm quan trọng. Kỹ thuật này giảm overhead xuống mức chấp nhận được trong môi trường thực tế. Hệ thống sử dụng compiler-based instrumentation để tự động chèn mã theo dõi. Phương pháp này đảm bảo không bỏ sót các điểm quan trọng trong quá trình ghi nhật ký. Kết quả là timeline forensics đầy đủ với chi phí hiệu năng tối thiểu.

5.2. Quản Lý Và Lưu Trữ Dữ Liệu Log

Khối lượng dữ liệu từ ghi nhật ký hệ thống toàn diện là rất lớn. Luận án đề xuất các kỹ thuật nén và lưu trữ hiệu quả cho log file. Hệ thống sử dụng hierarchical storage với các mức độ chi tiết khác nhau. Dữ liệu quan trọng được giữ lại lâu dài, dữ liệu ít quan trọng được tóm tắt hoặc xóa. Phương pháp indexing thông minh giúp truy xuất nhanh khi cần phân tích. Chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì thông qua cơ chế checksum và digital signature. Điều này đảm bảo artifact kỹ thuật số không bị thay đổi trong quá trình lưu trữ.

5.3. Tự Động Hóa Phân Tích Forensics

Quá trình phân tích thủ công log file tốn nhiều thời gian và dễ sai sót. Mô hình Laocoön tích hợp các công cụ tự động hóa phân tích pháp y kỹ thuật số. Hệ thống sử dụng machine learning để nhận dạng các pattern bất thường. Kỹ thuật này giúp phát hiện nhanh các cuộc tấn công mới trong điều tra an ninh mạng. Timeline forensics được tạo tự động từ dữ liệu log với visualization trực quan. Phân tích hành vi người dùng giúp phân biệt hoạt động hợp lệ và độc hại. Kết quả là quá trình thu thập bằng chứng số nhanh chóng và chính xác hơn.

VI. Ứng Dụng Mô Hình Trong Phát Hiện Xâm Nhập

Mô hình Laocoön không chỉ hữu ích cho phân tích pháp y kỹ thuật số sau sự cố mà còn có thể áp dụng cho phát hiện xâm nhập realtime. Nghiên cứu thảo luận về cách chuyển đổi kỹ thuật phân tích forensics thành intrusion detection. Điểm mạnh của mô hình là tập trung vào mục tiêu thay vì hành động cụ thể. Điều này giúp phát hiện được cả các kỹ thuật tấn công mới chưa từng biết. Hệ thống có thể cảnh báo khi phát hiện chuỗi hành động hướng đến mục tiêu độc hại. Policy discovery tự động giúp xác định các vi phạm bảo mật tiềm ẩn. Kỹ thuật phân tích hành vi người dùng phát hiện các hoạt động bất thường của insider threat. Chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì ngay từ khi phát hiện dấu hiệu tấn công. Timeline forensics realtime giúp đội ngũ bảo mật phản ứng nhanh chóng với các mối đe dọa.

6.1. Phát Hiện Tấn Công Zero Day

Một trong những ưu điểm lớn nhất của mô hình là khả năng phát hiện tấn công zero-day. Các hệ thống intrusion detection truyền thống dựa trên signature của các tấn công đã biết. Mô hình Laocoön tập trung vào mục tiêu cuối cùng của kẻ tấn công. Ngay cả khi kỹ thuật tấn công hoàn toàn mới, mục tiêu thường không thay đổi. Hệ thống phát hiện khi có chuỗi hành động dẫn đến leo thang đặc quyền hoặc truy cập trái phép. Phương pháp này hiệu quả trong điều tra an ninh mạng đối với các mối đe dọa tiên tiến. Artifact kỹ thuật số được thu thập tự động để phân tích sau này.

6.2. Tích Hợp Với Hệ Thống SIEM

Mô hình Laocoön có thể tích hợp với các hệ thống Security Information and Event Management hiện có. Dữ liệu từ ghi nhật ký hệ thống được chuẩn hóa và gửi đến SIEM. Các công cụ phân tích log file trong SIEM sử dụng mô hình để phát hiện tấn công phức tạp. Timeline forensics được tạo tự động và hiển thị trên dashboard tập trung. Phân tích hành vi người dùng kết hợp với dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau. Chuỗi bảo quản bằng chứng được duy trì xuyên suốt toàn bộ hệ thống. Kết quả là khả năng phát hiện và phản ứng với các cuộc tấn công được cải thiện đáng kể.

6.3. Giảm Thiểu False Positive

Một vấn đề lớn của các hệ thống intrusion detection là tỷ lệ false positive cao. Mô hình Laocoön giải quyết vấn đề này bằng cách tập trung vào ngữ cảnh và mục tiêu. Thay vì cảnh báo cho mọi hành động đáng ngờ, hệ thống chỉ cảnh báo khi phát hiện chuỗi hành động hoàn chỉnh. Phân tích pháp y kỹ thuật số dựa trên mục tiêu giúp loại bỏ nhiều cảnh báo không liên quan. Policy discovery tự động điều chỉnh ngưỡng cảnh báo dựa trên hành vi bình thường. Kết quả là đội ngũ bảo mật có thể tập trung vào các mối đe dọa thực sự quan trọng trong điều tra an ninh mạng.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: A model of forensic analysis using goal-oriented logging

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (183 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO A Model of Forensic Analysis Using Goal-Oriented Logging A dissertation submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree Doctor of Philosophy in Computer Science by Sean Philip Peisert Committee in charge: Professor Sidney Karin, Chair Professor Matthew A. Bishop Professor Roger E. Bohn Professor Larry Carter Professor Keith Marzullo Professor Stefan Savage 2007 UMI Number: 3246091 Copyright 2007 by Peisert, Sean Philip All rights reserved. UMI Microform 3246091 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company.

All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 Copyright Sean Philip Peisert, 2007 All rights reserved.

The dissertation of Sean Philip Peisert is approved, and it is acceptable in quality and form for publication on microfilm: Chair University of California, San Diego 2007 iii For Kathryn — my wife, my inspiration, my everything. And for my parents, who gave me what I needed to get here. iv Sherlock Holmes: “It is an old maxim of mine which states that once you have eliminated the impossible, whatever remains, however improbable, must be the truth.” —Sir Arthur Conan Doyle, “The Sign of the Four,” Lippincott’s Monthly Magazine (1890) deduce (verb): draw as a logical conclusion New Oxford American Dictionary, Second Edition (2005) logic (noun): The art of thinking and reasoning in strict accordance with the limitations and incapacities of human misunderstanding. —Ambrose Bierce, The Devil’s Dictionary (1911) v TABLE OF CONTENTS Signature Page.

v Table of Contents. vi List of Tables. ix List of Figures. xiii Vita, Publications, and Fields of Study.

Organization of the Dissertation. 8 3 A Method of Forensic Analysis Using Sequences of Function Calls. Experiments and Results. Conclusions on Forensics Using Sequences of Function Calls.

30 4 Toward Forensic Models. Principles of Forensic Analysis. Current Problems with Forensics. Principle 1: Consider the Entire System.

Principle 2: Log Information without Regard to Assumptions. Principle 3: Consider the Effects, Not Just the Actions. Principle 4: Consider Context to Assist in Understanding. Principle 5: Present and Process Actions and Results in an Understandable Way 41 6.

Summary of Current Problems with Forensics. Principles-Driven Solutions. Principles-Driven Logging. Principles-Driven Auditing.

Summary of Principles-Driven Solutions. From Principles to Models. Qualities for a Forensic Model. 50 vi 5 Laocoön: The Forensic Model.

Introduction to Our Approach. Choosing Intruder Goals to Model. Modeling Intruder Goals. Extracting and Interpreting Logged Data.

Unique Path Identifier. Proving the Model. 71 6 Examples of Using Laocoön. Obtaining a Root Shell.

Modify /etc/passwd (e. via lpr bug). via search path modification). Bypassing Standard Interfaces (e.

via utmp bug). Inconsistent Parameter Validation (e. with chsh or chfn). Shared Memory Code Injection.

The 1988 Internet Worm. Christma Exec Worm. Summary of Examples. 114 7 Implementation, Experiments, and Results.

Obtaining a Local Root Shell. Spyware via a Trojaned sshd. Modify /etc/passwd via lpr bug. Avoid Authentication in su.

Trojan Horse to gain root. Bypassing Standard Interfaces. Summary of Experiments. 124 8 Taking Laocoön from a Model to a System.

Our Model in Practice. Issues with Instrumentation. Issues with Logging. Issues with Forensic Analysis.

Issues with Construction. Policy Discovery and Compilation. Overview of the Approach. Applying Policies to Systems and Sites.

Reverse-Engineering Policies. Software/Hardware Issues. Sufficiency and Necessity in the Forensic Model. Applying Forensic Techniques to Intrusion Detection.

156 viii LIST OF TABLES Table 5.3 Service Property Types. 59 ix LIST OF FIGURES Figure 1.1 Diagram of possible measures of utility based on different data collected. (c) represents our goal, by using a model of forensics, in this dissertation.2 Diagram of a generic attack where circles represent actions. An attack model almost always consists of at least the endpoint (d), but may also include the beginnings (a) and possibly other states near the end (c).1 Unique and different numbers of function call sequences in the original version of su, and the version with pam authenticate removed.2 Number of function call sequences appearing only in the original version of su, and the version modified to ignore the results of pam authenticate.3 Number of function call sequences appearing only in the original version of ssh, and the version modified to echo the password back.4 Difference in number of function call sequences in original version of ssh, and the version modified to send the captured password over a network socket.1 Diagram of a generic attack where circles represent actions.

An attack model almost always consists of at least the endpoint (d), but may also include the beginnings (a) and possibly other states near the end (c).2 A coordinated, multi-stage attack. (a) represents a dual-pronged, co- ordinated beginning of the attack, (b) represents the beginnings of two individual components of the attacks, (c) represents the “ultimate goals” of each individual attack, and (d) represents the ultimate goal of the entire attack.3 Algorithm for placing bounds on the unknown goals in an attack graph.4 Algorithm for extracting the information necessary to log from an entire attack graph.5 An attack graph where circles represent known goals that can be described in advance and squares represent unknown exploits, which cannot.6 Algorithm for applying the λ function on a specific sub-goal.1 Diagram of a remote attack, exploiting a network program to obtain a root shell. (a) represents the remote connection. (b) represents the exploit that occurs to obtain the shell.

In an experiment that we show later, this is a buffer overflow, but it could be many different things. Hence, we do not model this directly. (c) represents executing the root shell.2 Diagram of spyware capturing a password and sending it over a network. (a) represents the capturing of the password.

(b) represents sending the password around the machine to another program. We do not know the mechanism used to do this, hence, we do not model this directly. (c) represents sending the password over the network.3 Diagram of re-writing a privileged file by exploiting multiple bugs in the UNIX program lpr.4 The attack graph used by the Internet Worm .5 The attack graph used by the Christma Exec Worm .6 Attack graphs for two possible classes of NFS exploits.1 Diagrams of two attack graphs, before and after path elimination has been applied. 130 xi PREFACE While Sherlock Holmes was not a doctor, Conan Doyle had based Holmes’s method as a detective upon one of his former professors of medicine at Edinburgh University, Dr.

Joseph Bell, whose powers of observation and deduction had made him a wizard at diagnosis. With the exception of Edgar Allan Poe’s pioneering stories about Auguste Dupin of Paris, Dr. Conan Doyle recalled many years later, most contemporary fictional detectives produced their results by chance or luck. Dissatisfied with that, he had decided, he said, to create a detective who would treat crime as Dr.

Bell had treated disease. This meant, in short, the application of scientific method to crime detection. That was a novel concept in 1887, to be sure, but it worked, first in fiction and then in practice, with life imitating art as it so often does when the art in question is a work of genius. As a detective in a scientific sense, Holmes always wants to know and looks for the physical evidence; he made himself a master at observing and analyzing physical evidence that the police and other detectives overlook or fail to recognize at all.

By his innate but also rigorously trained powers of deduction, he is able to reason backwards from this evidence to reconstruct the crime and delineate the physical attributes of the perpetrator. Holmes pays little attention to the psychology of crime. 1 This passage describes a 120-year-old methodology for analyzing crime successfully, that started as fiction and became reality. Amazingly, these words still apply today to computer forensic analysis.

However, until now, computer forensic analysis has largely been performed in the same way that Holmes’s fictional predecessors, and Scotland Yard’s real predecessors, performed forensic analysis: by chance or luck. Sometimes, chance and luck are enough. However, it is no coincidence that the most famous pieces of computer detective work have been performed by unusually brilliant computer analysts, such as Bill Cheswick [Che92], Cliff Stoll [Sto88, Sto89], and Tsutomu Shimomura [Shi95, SM96, Shi97]. But there are more attacks and attackers in the world than genius cyberdetectives available to analyze those attacks.

It will always help to be a a genius cyberdetective to analyze computer crime, and even for them, luck will never hurt. However, our goal is to change the level to which one must rely on these things by using a rigorous method of analyzing facts rather than relying on luck, chance, or what we think we might know about an intruder’s abilities, psychology, or motives. In this way, even the non-genius cyberdetective has a little more of a chance of getting things right. In this dissertation, we describe the year 2007 application of these year 1887 ideas.

1 See the afterword (“Dr. ”) by Jon Lellenberg, in [Car05]. xii ACKNOWLEDGEMENTS Many people have given me generous support and encouragement during my life, my time as a Ph. student, and during the process of writing this dissertation.

I would like to thank my advisors, teachers, mentors, and coaches — Sid Karin, Matt Bishop, Larry Carter, and Keith Marzullo. They have guided me through a series of steps in my life and my work that I could not have made it through without them — and have become friends in the process. In the best way that I can, I hope to live up to the gifts that they have given me. The advice from my entire dissertation committee has been interesting and valuable.

I appreciate their interest, support, and guidance, and I hope to have the opportunity to continue to interact with all of them in the future. Special thanks to Becky Bace, Martha Dennis, Drew Gross, Tsutomu Shimomura, Abe Singer, and Kevin Walsh, who all gave me support at important times and in important ways, and who also taught me new ways to think about academia, careers, and computer security. I wish to thank Robert S. Cohn and Steven Wallace at Intel for their enhancements to the FreeBSD version of the dynamic, binary instrumentation tool, Pin, which greatly helped my research on forensic analysis using sequences of function calls.

Finally, I would like to thank my patient and wonderful wife, Kathryn (who also copy- edited this entire dissertation); my closest friends, Aaron, Greg, Kent, Laura, Noah, PJ, and Stephen; and all of my family, who have all given me support throughout my life, have helped to make this possible, and have ultimately made the end result mean much more than just obtaining a degree. This material is based on work sponsored in part by: the Air Force Research Laboratory under Contract F30602-03-C-0075, a Lockheed-Martin Information Assurance Technology Focus Group 2005 University Grant, and award ANI-0330634, “Integrative Testing of Grid Software and Grid Environments,” from the National Science Foundation. The following papers, which have been previously published or are currently in submis- sion, are reprinted in this dissertation with the full permission of all co-authors of the papers: • In Chapter 3: “Analysis of Computer Intrusions Using Sequences of Function Calls,” Sean Peisert, Matt Bishop, Sidney Karin, and Keith Marzullo, conditionally accepted with minor revisions by IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing (TDSC), January 2007. • In Chapter 4: “Principles-Driven Forensic Analysis,” Sean Peisert, Matt Bishop, Sidney Karin, and Keith Marzullo, in Proceedings of the 2005 New Security Paradigms Workshop (NSPW), pp.

85–93, Lake Arrowhead, CA, October 2005.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ về mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu. Phương pháp phân tích dữ liệu nhật ký để phát hiện tấn công hệ thống.

Luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại University of California, San Diego. Năm bảo vệ: 2007.

Luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" thuộc chuyên ngành Computer Science. Danh mục: An Toàn Thông Tin.

Luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" có bao nhiêu trang?

Luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" có 183 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Mô hình phân tích pháp y sử dụng ghi nhật ký hướng mục tiêu" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter