بی شک با توجه به گسترش فراگیر تکنولوژی و رویکرد متنوع در استفاده از شبکه های کامپیوتری، بحث امنیت اطلاعات و تشخیص بموقع و درست حملات و نفوذها در آن از اهمیت روزافزونی برخوردار است.

1-1- تقسیم بندی سیستم های تشخیص نفوذ

 عموماً تکنیکهای تشخیص به لحاظ ماهیت به دو گروه تقسیم می شوند: تشخیص سوء استفاده و تشخیص رفتار غیرعادی.

در روشهای مبتنی برتشخیص سوء استفاده، حملات در صورتی قابل شناسایی اند که بتوان اثرات آنها را با تحلیل رفتارهای ترافیک شبکه مشخص نمود. به عبارت دیگر، براساس مجموعه ای از الگوهای نفوذ و نیز تطابق رفتار مشاهده شده با یکی از مدل ها، امکان تشخیص نفوذ فراهم می گردد. اشکال عمده ی این روش در تشخیص حملات ناشناخته ای است که تاکنون الگویی برای آنها وجود نداشته و بنابراین با این

 سیستم قابل شناسایی نمی باشند. برای جبران این محدودیت، روش دیگری براساس تشخیص رفتارهای غیرعادی مطرح شد. در این رویکرد که برای نخستین بار در پژوهش دنینگ [1] مطرح شد، اساس سیستم تشخیص نفوذ مبتنی بر رفتارعادی سیستم بنا گذارده می شود. در نتیجه اکثر تکنیکهای تشخیص رفتار غیرعادی، همواره در تلاش برای ایجاد پروفایل های عملکرد نرمال با محاسبه و ارزیابی معیارهای گوناگون بوده اند. براین اساس یک حمله زمانی تشخیص داده می شود که رفتار سیستم در آن لحظه، از این پروفایل نرمال تخطی کند.

بنا بر پژوهش اکسلسون[2]، نخستین سیستم های تشخیص رفتار غیر عادی مبنایی خودآموز داشتند. به این معنا که خودشان رفتار نرمال سیستم را تبیین می کردند. اگرچه تکنیکهای یادگیری ماشین نتایج خوبی دربرداشتند اما هنوز با محدودیت های قابل ملاحظه ای برای تشخیص حملات جدید مواجه بودند. بدین سبب تکنیکهای پردازش سیگنال به عنوان جایگزینی کارآمدتر برای روش های پیشین مطرح شدند.

از سوی دیگر، سیستم های تشخیص نفوذ را از نظر منبع مورد بررسی میتوان در دو گروه دسته بندی نمود[3]: تشخیص نفوذ براساس مدل میزبان و تشخیص نفوذ براساس ترافیک شبکه.

در روش مبتنی بر میزبان، مبنای تحلیل عملکرد بر روی یک سیستم منفرد است و معمولاً این روش براساس فعالیت های کاربر سیستم مثل فراخوانی های سیستمی می باشد. اما در تشخیص نفوذ براساس ترافیک شبکه، کل ساختار و یا هریک از میزبان ها می تواند به عنوان دامنه ی پیاده سازی تکنیکها مدنظر قرار گیرد.

1-2- تعریف پروژه

 در این پژوهش، هر دو روش تشخیص سوء استفاده و تشخیص رفتار غیرعادی را در قالب دو راهکار مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. در این راستا، از دو نوع داده، شامل مجموعه های  DARPA1999 و KDD1999 استفاده شده است مجموعه داده DARPA1999 شامل پنج هفته ترافیک یک شبکه  شبیه سازی شده، درقالب فایل های TCPDUMP می باشد که هفته اول و سوم، ترافیک نرمال و هفته دوم، چهارم و پنجم، حملات را نیز دربرمی گیرد. بعلاوه، بررسی ها نشان می دهد در بسیاری از پژوهش های پیشین،  سیستم های تشخیص نفوذ از داده های جریان شبکه (مثل net flow، sflow و ipfix) استفاده می کنند. اما در این پژوهش، طی یک پروسه پیش پردازش، از فایل های TCPDUMP، گزارش جریان گرفته شده و براساس برخی ویژگی های این گزارشات، سیستم تشخیص فرموله سازی می گردد.

بعلاوه، پیش از این در مجموعه داده های تشخیص نفوذ 1999 KDD CUP [4]، لی و همکاران، داده های نفوذ[1] را در قالب سه دسته از ویژگی ها مشخصه سازی کرده اند: ویژگی های اولیه[2]، ویژگی های محتوا[3] و ویژگی های ترافیک[4] [5]  آنها سپس ارتباطات شبکه را با استفاده از 41 ویژگی، توصیف کردند. البته این رویکرد، حملات را تا حد ممکن پوشش می دهد. ولی بررسی بسته های شبکه با حجم بالایی از ویژگی ها، تشخیص نفوذهای آنلاین را تقریباً غیرممکن می سازد. درواقع، هدف انتخاب ویژگی ها، دستیابی به توصیف کامل همه ی فعالیت های مخرب شبکه نیست. بلکه مقصود آن، تبیین تعداد محدودی از نشانه هایی است که با آن می توان یک تشخیص موثر و کارا انجام داد.

راهکاری که براساس داده های DARPA1999 ارائه می شود، روشی مبتنی بر اعمال آنالیز ویولت بر برخی ویژگی های حاصل از یک پروسه پیش پردازش روی داده هاست. براساس این ضرایب ویولت، رفتار ترافیک نرمال و رفتار حملات شناسایی می شود. در ادامه، تشخیص دو حمله ی satan و smurf در این مجموعه داده را براساس این رویکرد بررسی می کنیم.

بعلاوه کارایی شبکه های عصبی به عنوان یکی از موفقیت آمیزترین ابزارهای تشخیص نفوذ در سالهای اخیر، مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. پیاده سازی این طرح براساس مجموعه داده KDD1999 انجام شده است. جهت بهبود کارایی این سیستم، با استفاده از PCA ، ابعاد بردار ورودی از 41 ویژگی به 7 ویژگی کاهش یافته است. نتایج بدست آمده، حاکی از بهبود قابل قبولی درافزایش نرخ تشخیص و کاهش اخطارهای نادرست می باشد.