用PERL實現一個簡單的NIDS

隨着對網絡安全需求的深入開發，基於網絡的入侵檢測技術已經成爲一個重要且有意思的研究方向。想學習NIDS技術除了去讀一些現成的資料和一些開源系統的源碼，最好的辦法莫過於自己去寫一個NIDS程序，只有那樣才能真正體會到一些NIDS的實現需求和設計妙處。

本質上說NIDS只是一種網絡流量的分析工具，通過對網絡流量的分析識別出一些已知或未知的攻擊行爲，一個最簡單的NIDS完成的主要工作也就是 抓包->協議解碼->匹配，衆所周知PERL是極其強大的腳本語言，尤其是它的字符串處理能力可以方便地實現對於網絡流量中惡意特徵進行匹 配。當然PERL畢竟只是腳本語言，它的執行效率不允許用於真正大流量生產性環境，但PERL的簡單易學及強大功能對於實現一個簡單的NIDS達到學習的 目的無疑是非常好的，下面我介紹一個用PERL實現的簡單NIDS框架，我們將在Linux下實現它，在其他操作系統上類似。

PERL的一個強大特性就在於它海量的CPAN模塊庫，很多你想實現的功能都可以找到現成的模塊，你所要做的只是安裝上那些模塊即可，關於 PERL的模塊及面向對象特性的管理和使用在這就不介紹了，請參看相關資料，比如O''REILLY出版的《高級Perl編程》。在用PERL編寫網絡流 量分析腳本之前，需要安裝一些底層的抓包及基本的數據包解碼模塊，包括如下這些：

http://www.tcpdump.org/release/libpcap-0.8.1.tar.gz
底層基本的抓包庫。

http://www.cpan.org/authors/id/T/TI/TIMPOTTER/Net-Pcap-0.04.tar.gz
libpcap的PERL接口。

http://www.cpan.org/authors/id/T/TI/TIMPOTTER/Net-PcapUtils-0.01.tar.gz
Net-Pcap模塊的wrapper，包裝Net-Pcap的函數，可以更方便地在PERL裏調用抓包。

http://www.cpan.org/authors/id/T/TI/TIMPOTTER/NetPacket-0.03.tar.gz
用於基本的IP/TCP/UDP等包解碼的模塊，剝除各種協議頭，抽取各個字段。

下面的代碼演示了一個帶有基本SMB和FTP協議解碼模塊的最簡單NIDS框架，此程序實現最簡單的NIDS功能，面向單包，不關心包的狀態，不 具備高級的商業NIDS產品諸如流重組，包狀態及應用層協議的跟蹤等功能。爲了提高檢測的準確性，與Snort直接匹配數據區不同的是，這個腳本實現了兩 個應用層協議：SMB、FTP的簡單解碼，解碼完全是面向NIDS的需要，代碼也沒有經過仔細的測試可能存在問題，有什麼建議可聯繫我。

perl-ids.pl
實現抓包及檢測分析的主程序。
------------------------------ 8< ----------------------------------------
#!/usr/bin/perl
#
# Comments/suggestions to stardust at xfocus dot org
#
#
# $Id: perl-ids.pl,v 1.16 2004/03/04 21:51:12 stardust Exp $
#

# 引用所有相關的模塊
use Net::PcapUtils;
use NetPacket::Ethernet qw(:strip);
use NetPacket::TCP;
use NetPacket::IP qw(:protos);
use NetPacket::SMB;
use NetPacket::FTP;

# 定義日誌文件名
$workingdir = "./";
$attacklog = "attack.log";
$monitorlog = "monitor.log";

# 以後臺進程方式運行
daemon ();

sub daemon {
unless (fork) {
SniffLoop ();
exit 0;
}
exit 1;
}

# 抓包循環
sub SniffLoop {

# 進入工作目錄
chdir ("$workingdir");
# 打開日誌文件
open (ATTACKLOG,">> $attacklog");
open (MONITORLOG,">> $monitorlog");
# 設置文件讀寫爲非緩衝模式
select(ATTACKLOG); $　++; select(MONITORLOG); $　++; select(STDOUT); $　++;

# 設置信號處理函數，因爲程序運行於後臺，退出時需要利用信號處理函數做些清理工作
$SIG{"INT"} = ''HandleINT'';
$SIG{"TERM"} = ''HandleTERM'';

# 進入抓包回調函數
Net::PcapUtils::loop(/&sniffit, SNAPLEN => 1800, Promisc => 1, FILTER => ''tcp or udp'', DEV => ''eth0'');
}

sub sniffit {
my ($args,$header,$packet) = @_;
# 解碼IP包
$ip = NetPacket::IP->decode(eth_strip($packet));

# TCP協議
if ($ip->{proto} == IP_PROTO_TCP) {
# 解碼TCP包
$tcp = NetPacket::TCP->decode($ip->{data});

# 檢查來自SMB客戶端的包
if (($tcp->{dest_port} == 139) 　　 ($tcp->{dest_port} == 445)) {
# 如果目的端口是139或445，認爲是SMB協議包，做相應的檢查
SmbClientCheck ($ip->{src_ip},$tcp->{src_port},$ip->{dest_ip},$tcp->{dest_port},$tcp->{data});

} elsif ($tcp->{dest_port} == 21) {
# 如果目的端口是21，認爲是FTP協議，做相應的檢查
FtpClientCheck ($ip->{src_ip},$tcp->{src_port},$ip->{dest_ip},$tcp->{dest_port},$tcp->{data});

} else {}
# UDP協議
} elsif ($ip->{proto} == IP_PROTO_UDP) {
} else {}
}

sub SmbClientCheck {
my ($src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$data) = @_;

# 調用SMB解碼模塊解碼
$smb = NetPacket::SMB->decode($data);

# 如果解碼成功
if ($smb->{valid}) {
# 示例檢測新近公佈eeye的那個ASN.1解碼錯誤導致的堆破壞漏洞
# BID：9633,9635 CVEID：CAN-2003-0818 NSFOCUSID：6000

# 如果SMB命令是Session Setup AndX
if ($smb->{cmd} == 0x73) {
# 如果設置了Extended Security Negotiation位，表示有包裏有Security Blob
if ($smb->{flags2} & F2_EXTSECURINEG) {
# 用正則表達式匹配通常會在攻擊包裏出現的OID及引發錯誤的畸形數據串
# 由於不是從原理上檢測加之ASN.1編碼的靈活性，這樣的檢測會導致漏報
if (($smb->{bytecount} > 0) && ($smb->{bytes} =~ m//x06/x06/x2b/x06/x01/x05/x05/x02.*[/xa1/x05/x23/x03/x03/x01/x07　/x84/ xff/xff/xff]/)) {
# 記入日誌文件
LogAlert ($src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,"ASN.1 malform encode attack!");
}
}
}
}
}

sub FtpClientCheck {
my ($src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$data) = @_;

# 調用FTP解碼模塊解碼
$ftp = NetPacket::FTP->decode($data);

# 如果解碼成功
if ($ftp->{valid}) {
# 示例檢測新近公佈的Serv-U < 5.0.0.4版FTP服務器MDTM命令溢出攻擊
# BID：9751 NSFOCUSID：6078

# 遍歷從數據包裏解碼出來的FTP命令及其參數
for (my $i = 1;$i <= $ftp->{cmdcount};$i++) {
my $cmd = "cmd"."$i";
my $para = "para"."$i";
# 如果FTP命令是MDTM
if (uc($ftp->{$cmd}) eq "MDTM") {
# 用正則表達式匹配引發溢出的參數串，這裏體現了正則
# 表達式的強大，用此匹配可以從原理上檢測到畸形參數串
if ($ftp->{$para} =~ m//d{14}[+　-]/S{5,}/s+/S{1,}/) {
LogAlert ($src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,"Serv-U < v5.0.0.4 MDTM command long timezone string overflow attack!");
}
}
}
}
}

# 記錄攻擊告警
sub LogAlert {
my ($src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$message) = @_;

my $nowtime = localtime;
printf ATTACKLOG ("%s/t%s:%s -> %s:%s/t%s/n",$nowtime,$src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$message);
printf ("%s/t%s:%s -> %s:%s/t%s/n",$nowtime,$src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$message);
}

# 記錄監控信息
sub LogMonitor {
my ($src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$message) = @_;

my $nowtime = localtime;
printf MONITORLOG ("%s/t%s:%s -> %s:%s/t%s/n",$nowtime,$src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$message);
printf ("%s/t%s:%s -> %s:%s/t%s/n",$nowtime,$src_ip,$src_port,$dest_ip,$dst_port,$message);
}

# INT信號處理例程
sub HandleINT {

CleanUp ();
exit (0);
}

# TERM信號處理例程
sub HandleTERM {

CleanUp ();
exit (0);
}

# 清理，主要工作是關閉文件句柄
sub CleanUp {
close (ATTACKLOG); close (MONITORLOG);
}
------------------------------ 8< ----------------------------------------


FTP.pm
FTP協議解碼模塊，抽取數據包裏的FTP命令及相應的參數，此文件需要拷貝到NetPacket系列模塊所在的目錄，通常是在/usr/lib/perl5/site_perl/5.x.x/NetPacket/
------------------------------ 8< ----------------------------------------
#
# NetPacket::FTP - Decode FTP packets
#
# Comments/suggestions to stardust at xfocus dot org
#
#
# $Id: FTP.pm,v 1.16 2004/03/03 l1:16:20 stardust Exp $
#

package NetPacket::FTP;

use strict;
use vars qw($VERSION @ISA @EXPORT @EXPORT_OK %EXPORT_TAGS);
use NetPacket;

my $myclass;

BEGIN {
$myclass = __PACKAGE__;
$VERSION = "0.01";
}
sub Version () { "$myclass v$VERSION" }

BEGIN {
@ISA = qw(Exporter NetPacket);

# Items to export into callers namespace by default
# (move infrequently used names to @EXPORT_OK below)

@EXPORT = qw(
);

# Other items we are prepared to export if requested

@EXPORT_OK = qw(
);

# Tags:

%EXPORT_TAGS = (
ALL => [@EXPORT, @EXPORT_OK],
);

}


#
# Decode the packet
#
# FTP協議文本參看RFC959，http://www.ietf.org/rfc/rfc0959.txt

# 常見的FTP命令
my @ftp_cmds = qw(ABOR ACCT ALLO APPE CDUP CWD DELE HELP LIST MKD MODE NLST
NOOP PASS PASV PORT PWD QUIT REIN REST RETR RMD RNFR RNTO
SITE SMNT STAT STOR STOU STRU SYST TYPE USER XCUP XCWD XMKD
XPWD XRMD LPRT LPSV ADAT AUTH CCC CONF ENC MIC PBSZ PROT
FEAT OPTS EPRT EPSV LANG MDTM MLSD MLST SIZE DIGT CLNT MACB
);

sub decode {
my $class = shift;
my($data) = @_;
my $self = {};

my $cmdhead = 0;
my $cmdtail = 0;
my @parts = ();
my $cmdcount = 0;
my $returnindex = 0;
my $data_len = length($data);

# 如果數據長度過短則不處理
if ($data_len >= 4) {
# 一個包裏的FTP命令個數
$self->{cmdcount} = 0;
# 搜索回車，之前認爲是一個命令行，需要注意的是一個包裏可能包含多個FTP命令
while ( (($returnindex = index ($data,"/x0a",$cmdhead)) >=0) 　　 (($returnindex < 0) && (($data_len - $cmdhead) >= 4))) {
# 調整一個命令行串尾指針
if ($returnindex < 0) {
$cmdtail = $data_len -1;
} else {
$cmdtail = $returnindex;
}

if ((my $cmdlen = ($cmdtail - $cmdhead + 1)) >= 4) {
# 取出命令行串
my $cmdline = substr($data,$cmdhead,$cmdlen);
# 從命令行裏拆分出命令名和它的參數串
if (splitcmd($cmdline,/@parts)) {
$self->{cmdcount}++;
my $cmdindex = "cmd"."$self->{cmdcount}";
my $paraindex = "para"."$self->{cmdcount}";
# 記錄到要返回到主程序的對象
$self->{$cmdindex} = $parts[0];
$self->{$paraindex} = $parts[1];
}
}
# 調整命令行串頭指針
$cmdhead = $cmdtail + 1;
}

# 如果命令個數大於0，則說明解碼是有效的
if ($self->{cmdcount} == 0) {
$self->{valid} = 0;
} else {
$self->{valid} = 1;
}

} else {
$self->{valid} = 0;
}

# 返回對象

bless($self, $class);
return $self;
}


sub splitcmd {
my ($cmdline,$parts) = @_;

# 去除行尾的回車
chomp($cmdline);
# 用正則表達式抽取出命令名字和參數，既然效率不是考慮的主要問題就“毫無顧忌”地使用正則表達式，因爲方便
if ($cmdline =~ m/^/s*([a-zA-Z]{3,4})/s+(.*)/) {
my $valid_cmd = 0;
# 檢查抽出來的命令名字是否是一個已知的合法FTP命令
for (my $i=0;$i<@ftp_cmds;$i++) {
if ($ftp_cmds[$i] eq uc($1)) {
$valid_cmd = 1;
last;
}
}
# 如果是合法的命令則返回給調用函數
if ($valid_cmd) {
${$parts}[0] = $1;
${$parts}[1] = $2;
return 1;
} else {
return 0;
}

} else {
return 0;
}
}

#
# Module initialisation
#

1;

# autoloaded methods go after the END token (&& pod) below

__END__
------------------------------ 8< ----------------------------------------


SMB.pm
對SMB包頭結構的簡單解碼模塊，此文件需要拷貝到NetPacket系列模塊所在的目錄，通常是在/usr/lib/perl5/site_perl/5.x.x/NetPacket/
------------------------------ 8< ----------------------------------------
#
# NetPacket::SMB - Decode SMB packets
#
# Comments/suggestions to stardust at xfocus dot org
#
#
# $Id: SMB.pm,v 1.16 2004/02/23 12:25:17 stardust Exp $
#

package NetPacket::SMB;

use strict;
use vars qw($VERSION @ISA @EXPORT @EXPORT_OK %EXPORT_TAGS);
use NetPacket;

my $myclass;

# SMB flags

use constant F2_LONGNAMEALLW => 0x0001;
use constant F2_EXTATTRIBUTE => 0x0002;
use constant F2_SECURITYSIGN => 0x0004;
use constant F2_LONGNAMEUSED => 0x0040;
use constant F2_EXTSECURINEG => 0x0800;
use constant F2_DONTRESOLDFS => 0x1000;
use constant F2_EXECONLYREAD => 0x2000;
use constant F2_ERRORCODTYPE => 0x4000;
use constant F2_UNICODSTRING => 0x8000;

use constant F_LOCKANDREAD => 0x01;
use constant F_RCVBUFFPOST => 0x02;
use constant F_CASESENSITV => 0x08;
use constant F_CANONICPATH => 0x10;
use constant F_OPLOCKSREQU => 0x20;
use constant F_NOTIFYONOPN => 0x40;
use constant F_REQUERESPON => 0x80;

BEGIN {
$myclass = __PACKAGE__;
$VERSION = "0.01";
}
sub Version () { "$myclass v$VERSION" }

BEGIN {
@ISA = qw(Exporter NetPacket);

# Items to export into callers namespace by default
# (move infrequently used names to @EXPORT_OK below)

@EXPORT = qw(F2_LONGNAMEALLW F2_EXTATTRIBUTE F2_SECURITYSIGN
F2_LONGNAMEUSED F2_EXTSECURINEG F2_DONTRESOLDFS
F2_EXECONLYREAD F2_ERRORCODTYPE F2_UNICODSTRING
F_LOCKANDREAD F_RCVBUFFPOST F_CASESENSITV
F_CANONICPATH F_OPLOCKSREQU F_NOTIFYONOPN
F_REQUERESPON
);

# Other items we are prepared to export if requested

@EXPORT_OK = qw(smb_strip
);

# Tags:

%EXPORT_TAGS = (
ALL => [@EXPORT, @EXPORT_OK],
strip => [qw(smb_strip)],
);

}

#
# Strip header from packet and return the data contained in it
#

undef &smb_strip;
*smb_strip = /&strip;

# 剝除SMB頭的函數
sub strip {
my ($data) = @_;

my $smb_obj = NetPacket::SMB->decode($data);
return $smb_obj->{data};
}

#
# Decode the packet
#

sub decode {
my $class = shift;
my($data) = @_;
my $self = {};
my $data_len = 0;
my $temp = "";

$data_len = length ($data);
# 如果數據區長度小於39字節（4+32+3），則認爲不是一個可解碼的SMB包
if ($data_len < 39) {

$self->{valid} = 0;

} else {
# 取SMB的標誌串
my $smb_mark = substr ($data,4,4);

# 是否符合標誌串
if ($smb_mark ne "/xff/x53/x4d/x42") {
$self->{valid} = 0;
} else {
$self->{valid} = 1;

# Decode SMB packet

if (defined($data)) {
# 用PERL的unpack函數解碼32字節長的SMB頭結構，頭結構可
# 參考 http://www.cs.uml.edu/~bill/cs592/cifs.chm
# 感謝小四（scz at nsfocus dot com）對於SMB頭結構中字段字節序的提醒
($self->{nbt_type}, $self->{nbt_flag}, $self->{nbt_len},
$self->{mark}, $self->{cmd}, $self->{status},
$self->{flags}, $self->{flags2}, $self->{ext},
$self->{ext2}, $self->{ext3}, $self->{tid},
$self->{pid}, $self->{uid}, $self->{mid},
$self->{data}) = unpack("CCna4CVCvVVVvvvva*", $data);
($self->{wordcount},$temp) = unpack("Ca*",$self->{data});

if ((36 + 1 + $self->{wordcount} * 2) <= ($data_len - 2)) {
# 解碼SMB結構下的wordcount字節及bytecount字節數據
my $wordbytes = $self->{wordcount} * 2;
($self->{wordcount},$self->{words},$self->{bytecount},$self->{bytes}) = unpack("C"."a"."$wordbytes"."va*",$self->{data});
} else {
($self->{wordcount},$self->{words}) = unpack("Ca*",$self->{data});
$self->{bytecount} = -1; $self->{bytes} = "";
}
}
}
}

# 返回對象

bless($self, $class);
return $self;
}


#
# Module initialisation
#

1;

# autoloaded methods go after the END token (&& pod) below

__END__