[论文解读] A Distributed Intrusion Detection System Using Cooperating Agents

Jaydip Sen|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2011

Network Security and Intrusion Detection参考文献 4被引用 4

一句话总结

本文提出了一种完全分布式的入侵检测系统，采用自主协作的代理，无需集中式分析，从而实现可扩展性、容错性以及对破坏的抵抗能力。代理以分层方式共享兴趣和数据，入侵检测在最低层级本地执行，实验结果证实了在概念验证原型中对入侵行为的有效检测。

ABSTRACT

The current intrusion detection systems have a number of problems that limit their configurability, scalability and efficiency. There have been some propositions about distributed architectures based on multiple independent agents working collectively for intrusion detection. However, these distributed intrusion detection systems are not fully distributed as most of them centrally analyze data collected from distributed nodes which may lead to a single point of failure. In this paper, a distributed intrusion detection architecture is presented that is based on autonomous and cooperating agents without any centralized analysis components. The agents cooperate by using a hierarchical communication of interests and data, and the analysis of intrusion data is made by the agents at the lowest level of the hierarchy. This architecture provides significant advantages in scalability, flexibility, extensibility, fault tolerance, and resistance to compromise. A proof-of-concept prototype is developed and experiments have been conducted on it. The results show the effectiveness of the system in detecting intrusive activities.

研究动机与目标

• 为解决现有入侵检测系统在可扩展性、可配置性以及对集中式分析依赖方面的局限性。
• 通过移除集中式数据分析组件，消除单点故障。
• 设计一种可扩展、容错且可扩展的架构，利用自主代理通过分层通信进行协作。
• 在最低层代理上实现入侵数据的分布式分析，提升系统弹性与效率。
• 通过概念验证原型，证明完全分布式模型的可行性和有效性。

提出的方法

• 系统采用分层代理架构，最低层的代理使用收集的数据执行本地入侵检测。
• 代理以分层方式通信其兴趣和数据，实现在无中心协调情况下的协同检测。
• 自主代理独立运行，并通过基于预定义兴趣共享相关检测信息的方式协作。
• 入侵检测逻辑在边缘代理处实现，避免对中心分析单元的依赖。
• 通过模块化代理设计，支持动态重构和可扩展性。
• 实现了概念验证原型，并使用真实网络流量进行测试，以评估系统行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否设计一种完全分布式的入侵检测系统，且不依赖集中式分析组件？
• RQ2 如何使自主代理在保持可扩展性和容错性的同时，有效协作以检测入侵？
• RQ3 兴趣和数据的分层通信对系统性能和检测准确率有何影响？
• RQ4 边缘代理的本地分析能否在无中心聚合的情况下实现有效的入侵检测？
• RQ5 与传统模型相比，所提出的架构在抵抗破坏和单点故障方面表现如何？

主要发现

• 所提出的系统通过将所有分析功能去中心化至最低层代理，成功消除了单点故障。
• 分层通信模型实现了代理间高效且可扩展的数据共享。
• 原型在真实世界测试场景中表现出对入侵行为的有效检测。
• 系统表现出高度容错性，单个代理的故障不会危及整个检测过程。
• 该架构支持可扩展性和适应性，支持动态添加或移除代理。
• 系统保持高度可配置性和弹性，在鲁棒性和可扩展性方面优于传统集中式模型。