数据驱动安全架构升级---“花瓶”模型迎来V5.0

Posted 2020-09-16

数据驱动安全架构升级---“花瓶”模型迎来V5.0

 

Jackzhai

 

三、“花瓶”模型V5.

“花瓶”模型V5.0是从安全事件防护的角度，设计安全保障架构的。事前制定策略，部署防护措施，提高攻击门槛，阻断常规的入侵攻击；事中监控，动态检测渗透防护体系的入侵者，通过分析业务状态的异常，流量的异常，网络行为的异常，以及对各种恶意代码的检测，从多个角度展示安全态势与行为的关联分析，及时发现攻击者，并及时阻断攻击者的破坏行为；事后进行溯源、取证、合规性分析，一方面震慑违规者，另一方面是改进防护策略，调整防护措施，进入下一轮的攻防循环。

全面的监控，与多角度的审计分析，都离不开大量的日志、流量数据，收集的数据越丰的富(覆盖全、时间久)，基于大数据的分析就越精准。面对海量的数据采集、存储、检索，需要在安全管理中心建立一个专门处理海量数据的“数据湖”，作为数据的管理仓库。

“花瓶”模型提供的是基于“防护-监控-审计-平台”的“三线一中心”的防护架构，覆盖了攻防对抗互动的整个过程。下面介绍“三线一中心”上可以选择的安全技术措施：

   1、  防护体系：

   防护体系主要的目的是提高入侵者进入的门槛，建立用户访问的控制机制，传统的访问控制策略多数是本地管理，随着等级保护标准V2.0的推出，安全策略集中管理、统一下发成为趋势，这促进了边界安全措施的安全策略统一描述语言的诞生，包括主机操作系统、安全设备、安全中间件等。

   网络虚拟化模糊了网络的边界，一些企业的网络甚至与互联网都不在有明确的边界，所以，“花瓶”模型原有的五大边界也发生了改变。按网络分层抽象的理解，分为物理边界与虚拟边界：

   a) 物理边界：有明确的物理连接，网络分为端、网、服务三个部分

      (1)  网：物理网络，与传统的网络相同，其边界分为

        安全域边界：域边界成为安全区域隔离的主体，采用传统的安全隔离方式

          NGFW、IPS、AV

          WAF

          网闸：双向、单向

          数据交换区：数据共享交换平台

          AP/AC：无线WiFi网络的接入网关

          4G/5G等移动网接入网关

        业务代理边界：应用层的代理网关

          VPN：基于加密技术的链路协议通道

          CASB：云计算服务代理访问

          运维堡垒机(隔离运维人员直接接触服务器)

     （2）服务器：面向服务的控制

         服务器安全加固

         统一安全策略管理(与SOC)

      (3)   终端：

         终端安全管理(网络准入、非法外联、介质管理、软件安装管理、补丁管理…)

         统一安全策略管理(与SOC)

         信息加密中间件：端到端加密控件

   b) 虚拟边界：网络虚拟化，也包含虚拟的端、网、服务三部分

      (1)网：即业务流边界，通过对信息系统流量的引导控制，建立信息系统之间的虚拟边界

      (2) 虚拟机：信息系统的服务支撑部分，虚拟机是可以动态迁移的，但其外部可访问的URL是确定的

      (3)虚拟桌面：访问信息系统服务的方式很多，大致可分为两类

         远程虚拟桌面：即瘦终端模式，处理功能在远程

         本地容器式安全运行环境：即胖终端中运行一个应用安全环境

         安全浏览器

         终端虚拟机

         应用容器

         手机APP

      (4) 流量引导技术：虚拟网络的边界建立离不开流量的引导与控制，一般通过通信协议实现，需要在虚拟交换机与物理交换机上同时支持。在虚拟化平台上目前常用的方式如下：

         SDN

         VPC

         VXLAN

         NVGRE

   2、  监控体系：

   监控体系是为了应对那些渗透到网络内部的入侵者，他们通过了边界安全措施的检查，伪装成“合法用户”，具备业务信息系统的访问权限。监控措施就是发现这些入侵者的“异常”行为、“破坏”活动，并进行及时阻断。因此，监控体系就是安全运营、应急处理、事件追踪的基础支撑部分。

   监控系统包括两个基本部分，数据采集与关联分析，信息采集的越充分、越具体，分析才会更有效，显然，足够多的信息采集，意味着需要海量数据的处理能力。

   a) 信息采集：网络安全需要采集的信息分为三类：

     (1)安全事件：安全事件的生成一般是发现恶意代码，发现网络攻击行为，或者是发现异常访问行为。安全事件来自于多个方面，主要是安全措施检测或阻断的记录：

        病毒蠕虫检测系统，如AV、主机防病毒等

        木马入侵检测系统，如IDS、主机IDS等

        网关阻断攻击日志，如DDOS、CC攻击、SQL注入等

        高级威胁检测系统，如沙箱发现恶意文件等

        信息系统的安全中间件，如口令暴力破解、资源异常使用、敏感信息的异常访问等安全事件输出

     (2)状态信息：网络安全是以保护网络核心资产为目标的，这些资产的状态变化就必须随时掌握，包括如下几个方面：

        服务状态：业务信息系统的服务状态，如用户状态、服务能力、流量、存储空间等；

        设备状态：提供服务的设备自身状态，可以是物理设备，也可以是各种功能的虚拟机；

        链路状态：即网络连通状态；

        终端状态：终端是用户所在，也常常是入侵者藏身的地点；

     (3) 漏洞信息：自身的脆弱性信息。漏洞是多方面的，包括对已知漏洞的内部发现，以及外部威胁信息中新漏洞信息的关联；

   b) 关联分析：采集数据是为了发现、定位入侵者。为了适应高级威胁的入侵态势，以及海量数据的现状，在传统安全检测的基础上，很多高级、多维的关联分析技术相继出现：

     (1)   网络异常行为检测：从流量中提取的多元原始访问信息，如IP、URL、DNS等信息，通过大数据关联聚合，形成访问者行为轨迹；

     (2) 流量异常检测：从流量中提取多元原始访问信息，按业务系统聚合，形成业务访问分布图，分析业务的异常波动，发现DDOS、CC、蠕虫等攻击；

     (3)高级威胁检测：发现高级入侵者是监控体系的核心目标所在，目前主要的方法是从两个维度进行的：

       文件沙箱：对网络的可执行文件进行黑白名单分类，即确认是恶意的放入黑名单，确认是好的放入白名单。未知的文件可以通过文件指纹(如MD5值)等方式检测，未知的文件则送入文件沙箱检测系统，通过虚拟机建立文件运行的环境，让未知文件释放运行，通过配置的恶意型模型，对其行为是否恶意进行判定，并放入黑白名单库中，以后就可以直接用文件指纹检测了；

       行为模式匹配：先分析入侵者常见的入侵行为模型，再通过对网络行为记录进行大数据模式匹配分析，发现入侵者的恶意行为；

   c) 威胁情报关联：安全监控需要知己知彼，前三项检测是对内部安全动态的了解，威胁情报是为外部安全动态的了解。由于网络安全已经成为国家战略，应对高级威胁就不可能闭关自守，威胁情报是一个体系化的系统措施，涉及内容较多，其关键是获取的威胁情报信息如何对整个安全保障体系所用：

     (1)威胁情报种类：哪些情报是有用的，我们需要哪些威胁情报信息

        新漏洞信息

        新型入侵技术、新型防护技术信息

        新安全补丁信息

        外部尤其是同行业内的攻击事件

        新发现的恶意代码特征

        黑客组织信息，或者是对我威胁方的信息，如行业竞争者

        恶意IP地址、恶意URL地址

        钓鱼网站URL地址

        敏感信息曝光

     (2)威胁情报格式：威胁情报的处理自动化，即“机读”威胁情报(威胁指示器IOC)

     (3)威胁情报处理：收到的威胁情报，可以落实为不同的处理方式

        安全策略下发：如新补丁发布，安排网络内打补丁工作；发现新漏洞，没有补丁时可以部署虚拟补丁措施；发现恶意IP地址，在边界网关部署ACL，禁止网络内用户访问该IP；

        信息通报：如新攻防技术、安全事件，通告相关部门，提高大家安全意识；

        受害情况分析：如僵尸控制服务IP地址，可以扫描网络行为记录，发现网络内有多少终端访问该IP，即已经被该僵尸控制；如钓鱼网站URL地址，通过网络内访问该URL的记录，可以给出网络内有多少终端已经访问钓鱼网站，有可能被入侵了；

        泄密事件预警：发现被曝光的敏感信息属于内部业务系统，说明该系统发生泄密事件，立即部署清查活动，发现泄密源；

   

    d)安全态势：监控系统需要一个展示平台，将动态信息实时展示出来，以图形图像等方式展示其各种元素之间的关联关系，还可以发挥人的高度概括、抽象的能力，发现其中隐含的关联关系，这也是安全分析中常用的手段之一。把采集的信息与分析的结果按照安全管理者关注的框架展示出来，就是常说的安全态势。安全态势感知是对安全信息采集、分析、展示、预测等的总体称谓。因此，安全态势需要一个描述安全态势的指标体系，即表征用户关注的安全态势的关键要素，有这些要素的动态数据，组合成安全态势视图。一般安全态势有多个视图，如资产状态、事件影响、事件追踪、情报关联等。

   3、  信用体系

   信用体系是对网络用户的一系列安全管理措施，其核心就是确定是谁，是否有权做，做法是否合规，最终落实到用户的行为审计。“花瓶”模型V5.0增加对合规行为的动态分析，不仅仅是事后取证，而且可以在用户行为进行中，及时关联分析，并动态追踪该用户目前在哪里，在干啥。

   信用体系的构建分为如下几个部分：

   a) 身份认证：身份认证是信任体系的基础支撑，是跨层建设的安全服务系统。

     (1)  鉴别技术：账户口令、动态口令、生物特征、数字证书、电子芯片…

     (2) 多因子：多种鉴别技术组合，对重要信息的访问，还可以追加鉴别机制

     (3) 网络漫游：移动接入与多屏合一的业务发展，需要用户单点登录(SSO)认证与网络漫游支持

   b) 授权控制：判断用户是否可以访问，依据授权管理。由于网络资源较多，应用增加速度较快，分立的授权管理难以支撑网络安全运营，集中的授权管理，分布式的用户访问控制机制是未来的方向；

   c) 行为日志：有了身份认证、授权管理，就可以确定某人的行为是否被授权允许。行为日志是用户的行为记录，是事后取证的依据，是用户行为防抵赖的保障措施；

   d) 基于大数据的合规性检测：单个看一个行为，不合规，未授权，则访问控制机制直接拒绝。多个合法的行为组合起来，却不一定是合法的，这要看用户实现业务的结果。基于大数据的合规性检测，就是发现内部人员违规操作的行为，或者是内部人员被冒充，执行冒充者的指令行为。

     (1) 用户行为检测：是各种不同业务系统的访问行为关联分析，从用户访问的时间、顺序、访问内容与数量等，分析其动机，发现其异常；

     (2)  流程合规检测：是对业务流程操作的行为关联分析，从用户操作的时间、顺序、动作等，分析是否符合流程操作规范，从而发现操作异常；

   e) 行为取证：发现的异常行为、违规行为都要能获取其完整的行为证据链。行为取证可以复现入侵者的攻击的场景，从而分析流程、管理中的漏洞，为安全策略的完善提供建议。

   4、  安全管理中心

   安全管理中心的作用是提供公共的安全集中管理与服务。即是网络安全运维、安全应急指挥、事件跟踪处理的平台，同时也是用户常用软件的服务中心。与传统的安全管理中心不同的是，由于采集的数据量庞大，需要建立数据湖(数据仓库)处理海量数据，包括数据的采集、存储、检索。

   a) 安装软件仓库：软件仓库服务统一提供各种软件安装，不仅方便日常安装使用，而且既可以统一做兼容性测试，又避免软件被“污染”，控制木马的传播；

     (1) 补丁软件：以云服务模式提供补丁管理服务，包括系统、设备、应用等补丁；

     (2) 常用应用软件：以云服务模式提供常用软件的安装版，尤其是终端软件；

   b) 数据湖：即数据层，采集的原始数据分为三类：

     (1) 事件：从各种安全设备报上来的安全事件

     (2) 日志：从各系统、设备报上来的状态、操作等

     (3) 配置：安全设备当前的安全配置，即目前的安全策略

     对原始数据进行实时分析，生成新的数据，也有三类:

     (1) 统计数据：进行各种统计的数据

     (2) 关联分析：规则分析、模式匹配等产生的新数据

     (3)     挖掘数据：进行各种大数据分析挖掘出的新数据

   c) 安全管理平台：管理层，提供安全管理平台的各项功能

     (1) 资产管理：机房的设备好管理，难度大的是终端，尤其是那些移动终端的管理。很多用户都希望对接入网络的终端可以及时发现，这是发现内网攻击者的有效策略之一；NFV技术的使用，很多设备软件化，动态生成与销毁很容易，快速、高效管理更是需要；

     (2) 态势展示：用户关心的态势指标体系可视化展示，同时也是监控体系的工作台，应急指挥、辅助领导决策的指挥台；

     (3) 事件处理：安全运维的基本工作，即安全事件的跟踪、溯源、处置流程；

     (4) 安全策略：安全策略的统一下发，这项功能比传统SOC有较大提升，即可以针对终端，如Windows/Linux等下发加固策略，对NGFW批量下发访问控制策略，对IDS/流量采集下发重点监控的临时安全策略；

     (5) 运维管理：日常的安全运维工作，如人员变动、配置变更、新系统上线、设备更换等，还包括值班处理、安全通告、违规处罚等管理职能；

     (6) 补丁管理：补丁管理是安全运维重要的一项工作，包括补丁兼容性测试、批量补丁下发、虚拟补丁部署等。

 

 “花瓶”模型V5.0的三条安全线，是相互配合的，相互支撑的。防护体系是门槛，是防护基线，建立基于“空间”的纵深防御体系；监控体系是针对高级入侵，发现那些透过防护体系进入到网络内部的入侵者，通过多角度、多时空的信息关联，发现攻击者的异常；信任体系是针对网络内部用户的安全管理，发现内部攻击者，发现违规操作者，建立基于用户的网络信任体系。

“花瓶”模型V5.0适应网络新应用模式，防御体系分化为物理网络层与虚拟网络层，同时向应用层转移，向用户边界---终端转移；扩大了监控体系的粒度与覆盖面，强化了身份认证与授权，与业务系统更加紧密地结合。因此，“花瓶”模型V5.0不仅更加适合“国家网络安全法”第33条要求的“三同步”设计原则，而且更加适合基于云计算、物联网等新型IT基础架构的安全保障设计。

 

四、小结

    “花瓶”模型伴随着信息安全已经经历了风雨十年，为众多网络安全保障方案的设计提供了便利，是方案设计者最佳的参考模型之一。V5.0版本的发布，让“花瓶”模型融入了最新的安全攻防理念，整合了最新的安全技术手段，不仅适合传统的网络信息系统使用，而且适合基于新型IT基础架构的信息系统，与云计算的虚拟化技术、大数据处理技术、移动互联应用无缝结合，将是售前工程师为用户设计符合等级保护标准2.0的安全保障方案的最佳参考模型。

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