IPS的原理
防火墻是實施訪問控制策略的系統，對流經的網絡流量進行檢查，攔截不符合安全策略的數據包。入侵檢測技術(IDS)通過監視網絡或系統資源，尋找違反安全策略的行為或攻擊跡象，并發出報警。傳統的防火墻旨在拒絕那些明顯可疑的網絡流量，但仍然允許某些流量通過，因此防火墻對于很多入侵攻擊仍然無計可施。絕大多數 IDS 系統都是被動的，而不是主動的。也就是說，在攻擊實際發生之前，它們往往無法預先發出警報。而入侵防護系統 (IPS) 則傾向于提供主動防護，其設計宗旨是預先對入侵活動和攻擊性網絡流量進行攔截，避免其造成損失，而不是簡單地在惡意流量傳送時或傳送后才發出警報。IPS 是通過直接嵌入到網絡流量中實現這一功能的，即通過一個網絡端口接收來自外部系統的流量，經過檢查確認其中不包含異常活動或可疑內容后，再通過另外一個端口將它傳送到內部系統中。這樣一來，有問題的數據包，以及所有來自同一數據流的后續數據包，都能在 IPS 設備中被清除掉。(圖1)
IPS實現實時檢查和阻止入侵的原理在于IPS擁有數目眾多的過濾器，能夠防止各種攻擊。當新的攻擊手段被發現之后，IPS就會創建一個新的過濾器。IPS數據包處理引擎是專業化定制的集成電路，可以深層檢查數據包的內容。如果有攻擊者利用Layer 2 （介質訪問控制）至Layer 7（應用）的漏洞發起攻擊，IPS能夠從數據流中檢查出這些攻擊并加以阻止。傳統的防火墻只能對Layer 3或Layer 4進行檢查，不能檢測應用層的內容。防火墻的包過濾技術不會針對每一字節進行檢查，因而也就無法發現攻擊活動，而IPS可以做到逐一字節地檢查數據包。所有流經IPS的數據包都被分類，分類的依據是數據包中的報頭信息，如源IP地址和目的IP地址、端口號和應用域。每種過濾器負責分析相對應的數據包。通過檢查的數據包可以繼續前進，包含惡意內容的數據包就會被丟棄，被懷疑的數據包需要接受進一步的檢查。 針對不同的攻擊行為，IPS需要不同的過濾器。每種過濾器都設有相應的過濾規則，為了確保準確性，這些規則的定義非常廣泛。在對傳輸內容進行分類時，過濾引擎還需要參照數據包的信息參數，并將其解析至一個有意義的域中進行上下文分析，以提高過濾準確性。
過濾器引擎集合了流水和大規模并行處理硬件，能夠同時執行數千次的數據包過濾檢查。并行過濾處理可以確保數據包能夠不間斷地快速通過系統，不會對速度造成影響。這種硬件加速技術對于IPS具有重要意義，因為傳統的軟件解決方案必須串行進行過濾檢查，會導致系統性能大打折扣。
IPS的種類
●基于主機的入侵防護(HIPS)
HIPS通過在主機/服務器上安裝軟件代理程序，防止網絡攻擊入侵操作系統以及應用程序?；谥鳈C的入侵防護能夠保護服務器的安全弱點不被不法分子所利用。Cisco公司的Okena、NAI公司的McAfee Entercept、冠群金辰的龍淵服務器核心防護都屬于這類產品，因此它們在防范紅色代碼和Nimda的攻擊中，起到了很好的防護作用?；谥鳈C的入侵防護技術可以根據自定義的安全策略以及分析學習機制來阻斷對服務器、主機發起的惡意入侵。HIPS可以阻斷緩沖區溢出、改變登錄口令、改寫動態鏈接庫以及其他試圖從操作系統奪取控制權的入侵行為，整體提升主機的安全水平。
在技術上，HIPS采用獨特的服務器保護途徑，利用由包過濾、狀態包檢測和實時入侵檢測組成分層防護體系。這種體系能夠在提供合理吞吐率的前提下，最大限度地保護服務器的敏感內容，既可以以軟件形式嵌入到應用程序對操作系統的調用當中，通過攔截針對操作系統的可疑調用，提供對主機的安全防護；也可以以更改操作系統內核程序的方式，提供比操作系統更加嚴謹的安全控制機制。
由于HIPS工作在受保護的主機/服務器上，它不但能夠利用特征和行為規則檢測，阻止諸如緩沖區溢出之類的已知攻擊，還能夠防范未知攻擊，防止針對Web頁面、應用和資源的未授權的任何非法訪問。HIPS與具體的主機/服務器操作系統平臺緊密相關，不同的平臺需要不同的軟件代理程序。
●基于網絡的入侵防護(NIPS)
NIPS通過檢測流經的網絡流量，提供對網絡系統的安全保護。由于它采用在線連接方式，所以一旦辨識出入侵行為，NIPS就可以去除整個網絡會話，而不僅僅是復位會話。同樣由于實時在線，NIPS需要具備很高的性能，以免成為網絡的瓶頸，因此NIPS通常被設計成類似于交換機的網絡設備，提供線速吞吐速率以及多個網絡端口。
NIPS必須基于特定的硬件平臺，才能實現千兆級網絡流量的深度數據包檢測和阻斷功能。這種特定的硬件平臺通常可以分為三類：一類是網絡處理器（網絡芯片），一類是專用的FPGA編程芯片，第三類是專用的ASIC芯片。
在技術上，NIPS吸取了目前NIDS所有的成熟技術，包括特征匹配、協議分析和異常檢測。特征匹配是最廣泛應用的技術，具有準確率高、速度快的特點?；跔顟B的特征匹配不但檢測攻擊行為的特征，還要檢查當前網絡的會話狀態，避免受到欺騙攻擊。
協議分析是一種較新的入侵檢測技術，它充分利用網絡協議的高度有序性，并結合高速數據包捕捉和協議分析，來快速檢測某種攻擊特征。協議分析正在逐漸進入成熟應用階段。協議分析能夠理解不同協議的工作原理，以此分析這些協議的數據包，來尋找可疑或不正常的訪問行為。協議分析不僅僅基于協議標準（如RFC），還基于協議的具體實現，這是因為很多協議的實現偏離了協議標準。通過協議分析，IPS能夠針對插入（Insertion）與規避（Evasion）攻擊進行檢測。異常檢測的誤報率比較高，NIPS不將其作為主要技術。
●應用入侵防護（AIP）
NIPS產品有一個特例，即應用入侵防護（Application Intrusion Prevention ，AIP），它把基于主機的入侵防護擴展成為位于應用服務器之前的網絡設備。AIP被設計成一種高性能的設備，配置在應用數據的網絡鏈路上，以確保用戶遵守設定好的安全策略，保護服務器的安全。NIPS工作在網絡上，直接對數據包進行檢測和阻斷，與具體的主機/服務器操作系統平臺無關。
NIPS的實時檢測與阻斷功能很有可能出現在未來的交換機上。隨著處理器性能的提高，每一層次的交換機都有可能集成入侵防護功能。
IPS技術特征
嵌入式運行：只有以嵌入模式運行的 IPS 設備才能夠實現實時的安全防護，實時阻攔所有可疑的數據包，并對該數據流的剩余部分進行攔截。
深入分析和控制：IPS必須具有深入分析能力，以確定哪些惡意流量已經被攔截，根據攻擊類型、策略等來確定哪些流量應該被攔截。 入侵特征庫：高質量的入侵特征庫是IPS高效運行的必要條件，IPS還應該定期升級入侵特征庫，并快速應用到所有傳感器。
高效處理能力：IPS必須具有高效處理數據包的能力，對整個網絡性能的影響保持在最低水平。
IPS面臨的挑戰
IPS 技術需要面對很多挑戰，其中主要有三點：一是單點故障，二是性能瓶頸，三是誤報和漏報。設計要求IPS必須以嵌入模式工作在網絡中，而這就可能造成瓶頸問題或單點故障。如果IDS 出現故障，最壞的情況也就是造成某些攻擊無法被檢測到，而嵌入式的IPS設備出現問題，就會嚴重影響網絡的正常運轉。如果IPS出現故障而關閉，用戶就會面對一個由IPS造成的拒絕服務問題，所有客戶都將無法訪問企業網絡提供的應用。
即使 IPS 設備不出現故障，它仍然是一個潛在的網絡瓶頸，不僅會增加滯后時間，而且會降低網絡的效率，IPS必須與數千兆或者更大容量的網絡流量保持同步，尤其是當加載了數量龐大的檢測特征庫時，設計不夠完善的 IPS 嵌入設備無法支持這種響應速度。絕大多數高端 IPS 產品供應商都通過使用自定義硬件（FPGA、網絡處理器和ASIC芯片）來提高IPS的運行效率。
誤報率和漏報率也需要IPS認真面對。在繁忙的網絡當中，如果以每秒需要處理十條警報信息來計算，IPS每小時至少需要處理 36,000 條警報，一天就是 864,000 條。一旦生成了警報，最基本的要求就是IPS能夠對警報進行有效處理。如果入侵特征編寫得不是十分完善，那么"誤報"就有了可乘之機，導致合法流量也有可能被意外攔截。對于實時在線的IPS來說，一旦攔截了"攻擊性"數據包，就會對來自可疑攻擊者的所有數據流進行攔截。如果觸發了誤報警報的流量恰好是某個客戶訂單的一部分，其結果可想而知，這個客戶整個會話就會被關閉，而且此后該客戶所有重新連接到企業網絡的合法訪問都會被"盡職盡責"的IPS攔截。
IPS廠商采用各種方式加以解決。一是綜合采用多種檢測技術，二是采用專用硬件加速系統來提高IPS的運行效率。盡管如此，為了避免IPS重蹈IDS覆轍，廠商對IPS的態度還是十分謹慎的。例如，NAI提供的基于網絡的入侵防護設備提供多種接入模式，其中包括旁路接入方式，在這種模式下運行的IPS實際上就是一臺純粹的IDS設備，NAI希望提供可選擇的接入方式來幫助用戶實現從旁路監聽向實時阻止攻擊的自然過渡。
IPS的不足并不會成為阻止人們使用IPS的理由，因為安全功能的融合是大勢所趨，入侵防護順應了這一潮流。對于用戶而言，在廠商提供技術支持的條件下，有選擇地采用IPS，仍不失為一種應對攻擊的理想選擇。
