International Journal of Computer Science & Network Security
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제23권1호
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pp.46-52
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2023
With billions of IoT (Internet of Things) devices populating various emerging applications across the world, detecting anomalies on these devices has become incredibly important. Advanced Intrusion Detection Systems (IDS) are trained to detect abnormal network traffic, and Machine Learning (ML) algorithms are used to create detection models. In this paper, the NSL-KDD dataset was adopted to comparatively study the performance and efficiency of IoT anomaly detection models. The dataset was developed for various research purposes and is especially useful for anomaly detection. This data was used with typical machine learning algorithms including eXtreme Gradient Boosting (XGBoost), Support Vector Machines (SVM), and Deep Convolutional Neural Networks (DCNN) to identify and classify any anomalies present within the IoT applications. Our research results show that the XGBoost algorithm outperformed both the SVM and DCNN algorithms achieving the highest accuracy. In our research, each algorithm was assessed based on accuracy, precision, recall, and F1 score. Furthermore, we obtained interesting results on the execution time taken for each algorithm when running the anomaly detection. Precisely, the XGBoost algorithm was 425.53% faster when compared to the SVM algorithm and 2,075.49% faster than the DCNN algorithm. According to our experimental testing, XGBoost is the most accurate and efficient method.
네트웍 환경에서의 침입이 중요한 보안상의 문제점이 된 이래로, 네트웍 기반의 침입탐지시스템중에서 비정상 침입탐지 (anomaly detection)의 방법 중 클러스터링을 이용한 시도들이 있었는데 기존의 방법이 네트웍 정보로부터 정상적인 클러스터들과 그렇지 않은 클러스터들 두 집단으로 크게 나누어 비교하는데 제안모델에서는 이를 좀 더 세분화하여 네트웍 서비스(network service)별로 정상적인 클러스터들과 그렇지 않은 클러스터들을 가지게 되는 방법으로 침입탐지율을 향상시켜 보고자 한다.
컴퓨터 네트워크의 확대 및 인터넷 이용의 급속한 증가에 따라 컴퓨터 보안문제가 중요하게 되었다. 따라서 침입자들로부터 위험을 줄이기 위해 침입탐지 시스템에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 네트워크 기반의 이상 침입탐지를 위하여 뉴로-퍼지 기법을 적용하고자 한다. 불확실성을 처리하는 퍼지 이론을 이상 침입 탐지영역에 도입하여 적용함으로써 오용 탐지의 한계성을 극복하여 알려지지 않은 침입 탐지를 하고자 한다.
컴퓨터를 통한 침입을 탐지하기 위해서 많은 연구들이 오용탐지 기법을 개발하였다. 최근에는 오용 탐지 기법을 개선하기 위해서 비정상행위 탐지 기법에 관련된 연구들이 진행중이다. 본 논문에서는 클러스터링 기법을 응용한 새로운 네트워크 비정상행위 탐지 기법을 제안한다. 이를 위해서 정상 행위를 다양한 각도에서 분석될 수 있도록 네트워크 로그로부터 여러 특징들을 추출하고 각 특징에 대해서 클러스터링 알고리즘을 이용하여 정상행위 패턴을 생성한다. 제안된 방법에서는 정상행위 패턴 즉 클러스터를 축약된 프로파일로 생성하는 방법을 제시하며 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해서 DARPA에서 수집된 네트워크 로그를 이용하였다.
사이버 보안의 침입탐지 시스템에서 알려지지 않는 공격을 식별하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있지만, 그 중에서도 이상치를 기반으로 하는 연구가 주목받고 있다. 이에 따라 우리는 알려지지 않는 공격에 대한 범주를 정의하여 이상치를 식별한다. 알려지지 않는 공격은 2가지 범주로 조사하였는데, 첫째는 변종 공격을 생성하는 사항이 있고, 두 번째는 새로운 유형으로 분류하는 연구로 나누었다. 우리는 변종 공격을 생성하는 연구 범주에서 변종과 같이 유사 데이터를 식별할 수 있는 이상치 연구를 수행하였다. 침입탐지 시스템에서 이상치를 식별하는 큰 문제는 정상행동과 공격행동이 같은 공간을 공유하는 것이다. 이를 위해 우리는 이산 웨이블릿 변환으로 정상과 공격에 대해 명확한 유형으로 나눌 수 있는 기법을 적용하고 이상치를 탐지하였다. 결과로 우리는 이산 웨이블릿 변환으로 재구성된 데이터에서 One-Class SVM을 통한 이상치를 식별 할 수 있음을 확인하였다.
BcN(Broadband Convergence Network)은 통신, 방송, 인터넷이 융합된 품질보장형 광대역 멀티미디어 서비스로 언제 어디서나 끊김 없이 안전하게 이용 할 수 있는 이용자 중심의 유비쿼터스 서비스 구현을 위한 핵심 인프라이다. BcN은 여러 가지 개별망이 통합된 망으로 그 특성상 보안 문제가 발생하면 전체 네트워크로 광범위하게 확산돼 심각한 피해를 입게 된다. 따라서 BcN에서는 전체 네트워크를 통합하는 보안 정책을 세워야 할 것이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 협력적인 침입방어 시스템의 탐지의 정확도를 향상시키고 수집된 정보를 바탕으로 효과적으로 대응할 수 있는 메커니즘을 제안한다. 또한 BcN상에서의 정보 교환을 위한 분산-계층적 시스템 구조를 설계하였다.
본웹 서비스는 일반적으로 침입 차단 시스템에 의해 통제되지 않은 채 외부에 공개되어 있어 공격의 수단으로 이용될 수 있고, 다양한 웹 어플리케이션의 특성에 따라 많은 형태의 취약성을 내포하고 있다. 본 논문에서는 웹 서비스의 정상적인 이용 사례를 모델링하고, 이와 다른 사용례를 보이는 이상 사례를 베이지언 추정 기법을 이용하여 통계적으로 찾아내는 SAD(Session Anomaly Detection)을 제안한다. SAD의 성능을 평가하기 위하여 1개월간 수집된 웹로그 자료를 이용하였고 침입은 웹 스캐너 프로그램(Whisker)을 이용하여 수행하였다. 기존 NIDS인 Snort를 이용한 실험 결과 평균적으로 36%의 탐지율을 보인 반면 SAD의 경우 윈도우 사이즈, 훈련데이터의 크기, 이상탐지 필터, 웹토폴로지 정보의 이용유무에 따라 다소 차이는 있지만 전반적으로 90%가 넘는 탐지율을 보여 주었다.
컴퓨터와 통신기술의 발달로 사용자에게 다양한 정보와 편리성이 제공된 반면, 컴퓨터 침입 및 범죄로 인한 피해가 날로 증가하고 있으며 다양한 침입 방법들이 새롭게 사용되고 있다. 따라서 침입자들의 행위를- 효과적으로 탐지하기 위해서는 기존의 오용탐지 방법과 더불어 비정상행위 모델의 적용에 대한 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 비 정상행위 탐지 모델에서 사용자의 정상행위 패턴 생성 시 최근에 관찰된 사용자의 행위에 더 많은 영향을 주도록 하는 새로운 연관 규칙 알고리즘을 제시한다 또한 생성된 정상행위 패턴을 토대로 사용자별 그리고 사용자간 클러스터링 과정을 수행함으로써 작업의 유사성을 가진 그룹의 명령어 또는 프로그램 이용정도를 파악한다. 이와 더불어 다양한 실험을 통해서 본 논문에서 제안된 비정상행위 판정시스템에서 탐지율을 최대화 할 수 있는 임계치 값들을 제시한다.
이상 탐지는 일반적인 사용자들의 데이터 집합 속에서 비정상적인 데이터 흐름을 파악하여 미리 차단하는 방법이다. 기존에 알려진 방식은 이미 알려진 공격의 시그니처를 활용하여 시그니처 기반으로 공격을 탐지 및 방어하는 방식인데, 이는 오탐율이 낮다는 장점이 있지만 제로 데이 취약점 공격이나 변형된 공격에 대해서는 매우 취약하다는 점이 문제점이다. 하지만 이상 탐지의 경우엔 오탐율이 높다는 단점이 존재하지만 제로 데이 취약점 공격이나 변형된 공격에 대해서도 식별하여 탐지 및 차단할 수 있다는 장점이 있어 관련 연구들이 활발해지고 있는 중이다. 본 연구에서는 이 중 이상 탐지 메커니즘에 대해 다뤘다. 앞서 말한 단점인 높은 오탐율을 보완하며 그와 더불어 이상 탐지와 분류를 동시에 수행하는 새로운 메커니즘을 제안한다. 본 연구에서는 여러 알고리즘의 특성을 고려하여 5가지의 구성으로 실험을 진행하였다. 그 결과로 가장 우수한 정확도를 보이는 모델을 본 연구의 결과로 제안하였다. Extra Tree와 Three layer ANN을 동시에 적용하여 공격 여부를 탐지한 후 공격을 분류된 데이터에 대해서는 Extra Tree를 활용하여 공격 유형을 분류하게 된다. 본 연구에서는 NSL-KDD 데이터 세트에 대해서 검증을 진행하였으며, Accuracy는 Normal, Dos, Probe, U2R, R2L에 대하여 각각 99.8%, 99.1%, 98.9%, 98.7%, 97.9%의 결과를 보였다. 본 구성은 다른 모델에 비해 우수한 성능을 보였다.
APT(Advanced Persistent Threat)공격은 기관, 기업의 정보통신 설비에 대한 중단 또는 핵심정보의 획득을 목적으로 장기간 IT인프라, 업무환경, 임직원 정보 등의 다양한 정보를 수집하고, 이를 바탕으로 제로데이 공격, 사회공학적기법 등을 이용하여 공격을 실행한다. 악성 시그니처 탐지 등의 단편적인 사이버 위협대응 방법으로는 APT 공격과 같이 고도화된 사이버 공격에 대응하기 어렵다. 본 논문에서는 APT 공격 대응 방안 중 하나로 이종 시스템 로그(Heterogeneous System Log)를 빅데이터로 활용하고, 패턴기반 탐지 방법과 이상 징후 탐지 방법을 병합하여 사이버 침해시도를 탐지하는 모델을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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