[论文解读] Design and Implementation of A Network Security Management System

Zhiyong Shan, Bin Liao|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2016

Network Security and Intrusion Detection被引用 7

一句话总结

本文提出了一种分层分布式网络安全管理系 system（HD-NSMS），以实现对快速传播的网络蠕虫和攻击的集中化、可扩展且高效的防御。该系统整合了设备建模、实时警报和自动化应急响应机制，通过在真实网络安全部署环境中的实现，证明了其实际可行性。

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).

研究动机与目标

• 为应对快速传播的网络蠕虫和网络攻击所提出的协调性、大规模防御的迫切需求。
• 设计一种可扩展的分层架构，实现在分布式网络段之间的集中管理。
• 解决网络安全管理中的关键挑战，包括设备建模、警报关联和应急响应自动化。
• 在真实世界部署环境中实现并验证一个实用的网络安全管理系 system（NSMS）。

提出的方法

• HD-NSMS 采用两级分层架构：中央管理层和用于区域网络段的分布式本地管理层。
• 定义了标准化的设备模型，以统一表示和监控各种网络安全部件。
• 采用事件驱动的警报机制，关联多个设备的安全事件，以减少误报并提高检测准确性。
• 在检测到关键威胁时，自动触发应急响应机制，实现快速遏制和缓解。
• 系统使用消息传递协议在分层之间同步数据和命令，确保低延迟协调。
• 实现过程中利用现有的网络监控和日志基础设施，与实时安全数据流集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种可扩展的分层架构，以实现对分布式网络安全部件的集中管理？
• RQ2 何种建模方法可确保异构安全设备在全网范围内的互操作性和一致监控？
• RQ3 如何有效关联和优先处理安全警报，以减少噪声并提高威胁检测能力？
• RQ4 在分布式环境中，何种机制可实现对新兴威胁的快速自动化响应？
• RQ5 如何在真实世界网络环境中实际部署并验证该系统？

主要发现

• HD-NSMS 成功实现了对分布式网络段的集中监控与协调，提升了整体威胁可见性。
• 标准化的设备模型使得多样化的安全设备能够被一致地表示和管理，增强了系统的互操作性。
• 警报关联机制通过分析多个事件源的模式，显著减少了误报。
• 应急响应机制在模拟威胁中表现出快速遏制能力，相比人工流程显著缩短了响应时间。
• 实现结果证明了 HD-NSMS 在真实世界网络环境中的可行性，支持可扩展且高效的安全部署管理。