[논문 리뷰] Design and Implementation of A Network Security Management System

Zhiyong Shan, Bin Liao|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 01.

Network Security and Intrusion Detection인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 빠르게 퍼지는 네트워크 웜과 공격에 대비한 중심집중식, 확장 가능하고 효율적인 방어를 가능하게 하는 계층적 분산 네트워크 보안 관리 시스템(HD-NSMS)을 제안한다. 이 시스템은 장치 모델링, 실시간 경고, 자동 비상 대응 메커니즘을 통합하여 실제 네트워크 보안 환경에서의 구현을 통해 실용적 타당성을 입증한다.

ABSTRACT

In recent years, the emerged network worms and attacks have distributive characteristic, which can spread globally in a very short time. Security management crossing network to co-defense network-wide attacks and improve efficiency of security administration is urgently needed. This paper proposes a hierarchical distributed network security management system (HD-NSMS), which can centrally manage security across networks. First describes the system in macrostructure and microstructure; then discusses three key problems when building HD-NSMS: device model, alert mechanism and emergency response mechanism; at last, describes the implementation of HD-NSMS. The paper is valuable for implementing NSMS in that it derives from a practical network security management system (NSMS).

연구 동기 및 목표

• 빠르게 확산되는 네트워크 웜과 사이버 공격에 대비한 조율된 대규모 방어의 긴급한 필요성을 해결하기 위해.
• 분산된 네트워크 세그먼트 전반에 걸쳐 중심 집중식 관리를 가능하게 하는 확장 가능한 계층 아키텍처를 설계하기 위해.
• 장치 모델링, 경고 상관관계, 비상 대응 자동화와 같은 네트워크 보안 관리의 핵심 과제를 해결하기 위해.
• 실제 구현 환경에서 실용적인 네트워크 보안 관리 시스템(NSMS)을 구현하고 검증하기 위해.

제안 방법

• HD-NSMS는 중앙 관리 레이어와 지역 네트워크 세그먼트를 위한 분산된 로컬 관리 레이어로 구성된 이중 계층 아키텍처를 사용한다.
• 다양한 네트워크 보안 장치의 통일된 표현과 모니터링을 위해 표준화된 장치 모델을 정의한다.
• 다양한 장치 간의 보안 이벤트를 상관 분석하여 가짜 경고를 줄이고 탐지 정확도를 향상시키기 위해 이벤트 기반 경고 메커니즘을 구현한다.
• 중요한 위협이 감지될 경우 자동으로 비상 대응 메커니즘이 작동하여 신속한 차단과 완화를 가능하게 한다.
• 계층적 레이어 간의 데이터 및 명령 동기화를 위해 메시지 전달 프로토콜을 사용하여 저지연 조율을 보장한다.
• 기존의 네트워크 모니터링 및 로깅 인fra를 활용하여 실시간 보안 데이터 스트림과 통합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 확장 가능한 계층 아키텍처를 어떻게 설계하여 분산된 네트워크 보안 장치의 중심 집중식 관리를 가능하게 할 수 있는가?
• RQ2 네트워크 전반에서 이질적인 보안 장치의 상호운용성과 일관된 모니터링을 보장하기 위한 모델링 방법은 무엇인가?
• RQ3 소음을 줄이고 위협 탐지 정확도를 향상시키기 위해 보안 경고를 효과적으로 상관관계화하고 우선순위를 정하는 방법은 무엇인가?
• RQ4 분산 환경에서 발생하는 새로운 위협에 대해 신속하고 자동으로 대응할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 시스템을 실제 네트워크 환경에서 실용적으로 구현하고 검증할 수 있는가?

주요 결과

• HD-NSMS는 분산 세그먼트 전반의 네트워크 보안에 대한 중심 집중식 모니터링과 조율을 성공적으로 가능하게 하여 전체 위협 탐지 능력을 향상시켰다.
• 표준화된 장치 모델은 다양한 보안 장치의 일관된 표현과 관리를 가능하게 하여 시스템의 상호운용성을 향상시켰다.
• 경고 상관관계 메커니즘은 다수의 이벤트 소스를 분석함으로써 가짜 경고를 크게 감소시켰다.
• 비상 대응 메커니즘은 시뮬레이션된 위협을 신속하게 차단하여 수동 처리 방식에 비해 대응 시간을 단축시켰다.
• 실제 네트워크 환경에서의 구현은 HD-NSMS의 실용성을 입증하였으며, 확장 가능하고 효율적인 보안 관리 지원을 가능하게 하였다.