JP6277137B2 - フィールド・エリア・ネットワークにおけるパケット取得、解析及び侵入検出の方法及びシステム - Google Patents
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Description
・送信元及び/又は宛先アドレス
・先頭ワード
・チャネルID
・日時
・トラフィックのタイプ(例えば、ユニキャスト、ブロードキャスト、コマンド、応答、同期、又はネットワーク保守)
・仮想ネットワークID
を含む。
1.パケットがキャプチャされたときを識別するタイムスタンプ
2.受信信号強度表示(RSSI)
3.パケットをキャプチャした具体的な無線通信ヘッドエンド装置の識別情報
4.無線通信ヘッドエンドが同調させられ、結果的に、パケットがキャプチャされた周波数(これは、キャプチャされたパケットに存在するいずれかのチャネル識別子によって識別された周波数とは潜在的に異なることがあり得る)
5.パケットを報告するプローブのシステム全体で一意の識別情報
6.増幅率、帯域幅、変調パラメータなどのような、パケットがキャプチャされたとき、プローブ又は具体的な無線通信ヘッドエンドを構成するのに用いられたパラメータ
7.無線通信ヘッドエンド、プローブで動くソフトウェアバージョンの識別情報
8.プローブとバックエンドとの間のプロトコルのインターフェース仕様のバージョンの識別情報
9.運搬されているパケット又はプローブ若しくは無線通信ヘッドエンドに存在する条件に関するエラーシナリオ、又はエラーの不足を識別する情報
10.プローブの地理的位置(これは、プローブが静止していないシナリオで有用であるか、又は、バックエンドシステム内でプローブの位置を構成する必要性を軽減するために利用されることがある)
11.プローブの内部状態条件(これは、供給電圧のような電気的パラメータ、構成設定及びペグカウントのようなソフトウェアパラメータ、又は内部及び外部温度のような環境パラメータを含む可能性がある)
を含む。
A.セキュアトランザクション
B.平文メーター読みのようなインセキュアトランザクション
C.フィールド・サービス・ツール及び現場技術者機器によって発生したトランザクション
D.未認識ネットワーク識別子又は標準設定ネットワーク識別子
E.過剰ノードチャットネス
F.ノードを対照するポートスキャン
G.再生されたメッセージ
H.無効な署名又はセキュリティ証明書付きのメッセージ
I.取り消されたセキュリティ証明書付きのメッセージ
J.偽造又は無償DNS及びタイムサーバ応答
K.偽造ファームウェア更新メッセージ
L.メーター接続/切断及びメーターテーブル書き込みのようなセンシティブな動作
M.ノードからのラスト・ガスプ・メッセージの反復
N.無効又は未認識MACアドレス
O.無効又は未認識IPアドレス
P.バックエンドシステムのIPアドレスによってバックエンドシステムをアドレス指定する試み
Q.レイヤ2の中間者攻撃
がある。
・制御ロジックの実施
・RFデータ取得ボード604からのFANトラフィックの受信
・タイムスタンプ及びフォーマットデータ、追加メタデータ(例えば、RFチャネル、受信信号強度表示など)
・送信用のキャッシュデータ
・プローブ管理システム220への無線モデム606を介するセキュア送信チャネルの開始及び管理
・プローブ管理システム220へのデータ送信
・分散IDS処理の実施
・局所的処理及びシステムの管理
・遠隔管理コマンドの処理
・RF及びチャネルパラメータの動的設定
・GPS情報の取得
を含む。
・データバックホール及びプローブ管理のためプローブ112とプローブ管理システム220との間にコネクティビティを提供すること
・無線データサービスによるIPコネクティビティが利用できないとき、例えば、プローブサブシステム600の状態に関する情報がこれらの装置を管理する責任を負うチームに伝達され得るとき、限定された通信を実現し易くするSMS能力を提供すること、及び
・場合によっては、GPS受信機機能性をもたらすこと
を含む。
好ましい実施では、無線モデムは、4G LTE無線技術を使用して実施される。
・対象となるFANトラフィックが動作する周波数、例えば、902〜928MHz、2.4GHzレンジに合わす能力があり、且つ、(例えば、2FSKのような)対応する変調技術を使用して受信されたFANトラフィックを抽出する能力があるRF受信機
・限定されることなく、受信周波数、増幅率、AFC、AGC、データレート及び先頭ワードのようなコントローラボード602からRF構成パラメータを受け入れること
・送信されたパケットの先頭を検出することと、ビット及びバイトアライメントを実行することと、受信されたバイトからパケット長及びその他のパラメータを判断すること
・受信されたパケットの受信信号強度を測定すること
・選択された受信されたパラメータの解釈に基づいてパケットを適格とすることと、不適格とされたパケットの処理を中止すること
・受信されたパケットをコントローラボード602に送信すること
・コントローラボード602からファームウェア更新を受け入れること
・物理的な危険性に直面することが起こる場合、常駐ファームウェアの保護を備えること、例えば、ファームウェアが読み出されることを阻止すること
・送信のための周波数の範囲をスキャンし、送信の検出の表示をもたらすこと
・具体的に目標とされた送信情報を受信するために、指定されたホッピングシーケンスに応じて受信周波数を合わせること
を含む。
・セキュアSSHトンネルのバックエンド部を実施すること
・1つのTCPセッションに収容される複数のプローブ送信情報を複数の別個のプローブフィードに逆多重化すること
・タイムスタンプ、及びRFチャネル識別情報を抽出することを含み、メタデータを処理すること
・データメッセージをデスクランブルすること
・ライブフィードをユーザポータル1402上のネットワーク・アナライザに提供すること
・データストリームをIDS1404に送信すること
・ネットワークキャプチャの履歴をデータ・キャプチャ・リポジトリ1406に格納すること
・プローブメトリックをシステム・ログ・データ・ストアに記録すること
を含む。
・FANネットワークレイヤを収容するパケットを検出すること
・(存在するならば)CRCチェックサム、MACアドレス及びFANネットワークIDのようなフィールドを検出するためにプリプロセッサを用いてFANネットワークレイヤを解析すること
・FANネットワークレイヤ、IPv6レイヤ、及びアプリケーション・トラフィックレイヤで観測された数種類のデータを対照してルールを実行することと
・ルールが疑わしい行動を検出したとき、警告をデータベース1410に記録し、前述されたように電子メール、SMS、VoIPを用いて、警告をアドミニストレータに送信すること
・その他の既知のセキュリティデータとの相関のため顧客セキュリティインシデント及びイベント管理システム(SIEM)1412に警告を電子的に供給すること
を含む。
・リンクレイヤとネットワークレイヤとの間の物理レイヤ、媒体アクセス制御レイヤ、リンクレイヤ及びカスタムレイヤは、集合的にFANネットワークレイヤと呼ばれ、
(a)CRCエラー−計算されたチェックサムに対照してパケット内のCRCを比較することによる
(b)未知装置−既知ホワイトリストに対照してMACアドレスを比較することによる
(c)無許可メーター移動−既知ホワイトリストに対照してMACアドレスを比較することによる
(d)無許可装置−未知FANネットワークIDを検出することによる
などの問題点を検出する
・IPv4/v6レイヤは、
(a)ポートスキャン−トラフィック周波数を観測することによる
(b)インセキュア通信−着信ポート使用量を観測することによる
などの問題点を検出する
・FANアプリケーションレイヤは、
(a)センシティブ/制限的なコマンド(遠隔切断、構成修正、ファームウェアアップロードなど)の使用−コマンドコードを観測することによる
(b)過剰ノードチャットネス−ノード当たりのトラフィック周波数を観測することによる
(c)ルーティング攻撃(すなわち、バックホール、リダイレクション)−疑わしいルーティングメッセージを観測することによる
(d)無効署名−署名データを観測することによる
(e)再生試行−繰り返されたメッセージを観測することによる
などの問題点を検出する。
データ・キャプチャ・リポジトリ1406は、ユーザポータル1402上でFANアナライザによって閲覧され得るネットワークキャプチャの履歴セットを提供する。ライブ・トラフィック・フィード1418は、各プローブによって取得されたネットワークデータのほぼリアルタイムのフィードを提供する。フィードのクライアントは、より詳細に後述されるようにFANアナライザ及びネットワーク可視化ツールを含む。
−Pythonプログラミング言語
−Djangoウェブフレームワーク
−PostGIS拡張付きPostgresデータベース
−Django−tables2ディスプレイコンポーネント
−ロスアラモス国立研究所からのnetworkXグラフ化解析パッケージ
−thejit.orgからのグラフィカル・ジャバスクリプト・ライブラリ
−gunicornワーカープロセス付きのnginxウェブサーバ
−async.js及びready.jsのようなその他のジャバスクリプトライブラリ
−Scipy統計解析パッケージ
−Google Earth(登録商標)ウェブプラグイン及びフレームワーク
を含む。
・プローブデータをデータベースに取り込み、正規化する方法
・選択された装置、パケットタイプ、プローブ、時間フレーム、及びその他の特性に基づいて、データ解析をパケットのサブセットに制限するフィルタを作成、カスタマイズ、保存、及び管理する方法
・フィルタ処理されたデータに関連したほぼリアルタイムの統計量の更新
・抽象ドメイン及び地域空間ドメインの両方での時間ベースの再生を使用する静的及び動的可視化を含む装置間のトラフィック及び通信の作成及び可視化
・送信周波数の不均一な使用、異常なグラフ特性曲線、及び異常な装置又はネットワーク挙動のその他の標識の検出を含む通信ネットワークの統計解析
・個々のシステムユーザを権限を与えられたデータの組に関連付ける方法
・システムの性能を最適化するロジック
を含む。
・機能性及びプレゼンテーションに一貫したアプローチを提供し、開発、保守、及びサポートに役立つ標準ベースのアーキテクチャ
・データベースが効率性と解析される具体的なコンテンツのタイプ(測位情報付きのネットワークトラフィック)に合された速度を最適化されること
・可視化が記述するために大量のページ数のテキストを必要とした筈の解析結果を明瞭で、理解し易くすること
・時間ベースの再生がデータの履歴ビューを将来のシステム挙動の予測ビューと共に提供すること
・ウェブベースのシステムが保守機能の集中化を維持すると共にスケーラビリティ、セキュリティ、及びクライアントベースへの分散をもたらすこと
・詳細な統計解析がデータの特性に関連した確率を判断するために確認された技術を使用して既存のソリューションを遙かに凌ぐ異常検出を可能にさせること
を含む。
Claims (14)
- パケットがプローブによって傍受されるフィールド・エリア・ネットワークのための侵入検出及び監視システムであって、
メモリと通信するプロセッサと、
前記メモリ及び前記プロセッサと通信し、前記パケットが、侵入を示す第1のルールの組に適合するか否かを確かめるために前記パケットを解析するサブシステムと、
を備え、
前記メモリは、前記パケットが、前記第1のルールの組のうちの少なくとも1つのルールに適合する場合、侵入を示す警告を格納するデータベースを備え、
前記侵入検出及び監視システムは、方法を実行するように構成されており、
前記方法は、
少なくとも1つのさらなるネットワークを介して前記フィールド・エリア・ネットワークからバックホールするパケット傍受システムから、前記フィールド・エリア・ネットワークから傍受されるトラフィック・データ・ストリームを取得するステップであって、前記フィールド・エリア・ネットワークは、複数のネットワークノードを備え、前記パケット傍受システムは、前記フィールド・エリア・ネットワークに沿った複数のプローブで構成され、前記少なくとも1つのさらなるネットワークは、前記フィールド・エリア・ネットワークとは別個であり、前記トラフィック・データ・ストリームは、前記フィールド・エリア・ネットワークからの少なくとも1つの傍受パケットの処理に基づいて前記複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブによって生成された個々のパケット、パケット詳細、又はメタデータのうちの少なくとも1つを含むステップと、
前記少なくとも1つのさらなるネットワークに通信可能に結合した前記プロセッサによって、前記トラフィック・データ・ストリームを取得し、前記トラフィック・データ・ストリームを処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームへと処理するステップと、
前記プロセッサによって、前記サブシステムを利用して、前記処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームを解析するステップであって、前記解析は、前記パケットが前記第1のルールの組に適合するか否かを確かめるために前記パケットを解析することを含むステップと、
前記プロセッサによって、前記データベースに、前記パケットが前記第1のルールの組のうちの少なくとも1つのルールに適合するとの前記サブシステムの判断に基づいて、前記警告を格納するステップと、
を備えるシステム。 - 前記第1のルールの組は、前記フィールド・エリア・ネットワークのフィールド・エリア・ネットワークレイヤ内のパケットを対象にしている、請求項1に記載のシステム。
- 前記サブシステムを利用して解析するステップは、
インターネット・プロトコル・データが前記パケットに存在するか否かを判断するために前記パケットを解析するステップを含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記インターネット・プロトコル・データは、IPv4又はIPv6トラフィックである、請求項3に記載のシステム。
- 前記サブシステムを利用して解析するステップは、
フィールド・エリア・ネットワーク・トラフィック・データが前記パケットに存在するか否かを判断するために前記パケットを解析するステップを含む、
請求項3に記載のシステム。 - 前記侵入検出及び監視システムは、前記フィールド・エリア・ネットワークの運用センターに配置され、
前記フィールド・エリア・ネットワークは、配電系統に関連付けられている、
請求項1に記載のシステム。 - データがパケットによって送信されるフィールド・エリア・ネットワークにおいて侵入を検出する方法であって、
少なくとも1つのさらなるネットワークを介して前記フィールド・エリア・ネットワークからバックホールするパケット傍受システムから、前記フィールド・エリア・ネットワークから傍受されるトラフィック・データ・ストリームを取得するステップであって、前記フィールド・エリア・ネットワークは、複数のネットワークノードを備え、前記パケット傍受システムは、前記フィールド・エリア・ネットワークに沿った複数のプローブで構成され、前記少なくとも1つのさらなるネットワークは、前記フィールド・エリア・ネットワークとは別個であり、前記トラフィック・データ・ストリームは、前記フィールド・エリア・ネットワークからの少なくとも1つの傍受パケットの処理に基づいて前記複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブによって生成された個々のパケット、パケット詳細、又はメタデータのうちの少なくとも1つを含むステップと、
前記少なくとも1つのさらなるネットワークに通信可能に結合したプロセッサによって、前記トラフィック・データ・ストリームを取得し、前記トラフィック・データ・ストリームを処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームへと処理するステップと、
前記プロセッサによって、前記処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームを解析するステップであって、
前記解析は、
前記パケットが第1のルールの組に適合するか否かを確かめるために前記パケットを解析することを含むステップと、
前記プロセッサによって、前記パケットが前記第1のルールの組のうちの少なくとも1つのルールに適合する場合、侵入を示す警告をデータベースに格納するステップと、
を含む方法。 - 前記処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームを解析するステップは、
インターネット・プロトコル・データが前記パケットに存在するか否か、及び、前記インターネット・プロトコル・データが第2のルールの組を満たすか否かを判断するために前記パケットを解析することをさらに含み、
前記方法は、
前記第2のルールの組を満たさない前記インターネット・プロトコル・データを示す警告を前記データベースに格納することをさらに含む、
請求項7に記載の方法。 - 前記第1のルールの組は、前記フィールド・エリア・ネットワークのフィールド・エリア・ネットワークレイヤ内のパケットを対象にしている、請求項8に記載の方法。
- 前記インターネット・プロトコル・データはIPv6トラフィックである、請求項9に記載の方法。
- 前記処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームを解析するステップは、
フィールド・エリア・ネットワーク・トラフィック・データが前記パケットに存在するか否か、及び、前記フィールド・エリア・ネットワーク・トラフィック・データが第3のルールの組を満たすか否かを判断するために前記パケットを解析すること、
をさらに含み、
前記方法は、
前記第3のルールの組のうちの少なくとも1つのルールを満たす前記フィールド・エリア・ネットワーク・トラフィック・データを示す警告を前記データベースに格納すること、
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記フィールド・エリア・ネットワークは、配電系統に関連付けられている、請求項8に記載の方法。
- 前記第1のルールの組を安全に格納することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- コンピュータシステムによって実行されたとき、データがパケットによって送信されるフィールド・エリア・ネットワークにおいて侵入を検出する方法のステップの実行をもたらすコンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ読み取り可能な一時的でない記憶媒体であって、前記ステップは、
少なくとも1つのさらなるネットワークを介して前記フィールド・エリア・ネットワークからバックホールするパケット傍受システムから、前記フィールド・エリア・ネットワークから傍受されるトラフィック・データ・ストリームを取得するステップであって、前記フィールド・エリア・ネットワークは、複数のネットワークノードを備え、前記パケット傍受システムは、前記フィールド・エリア・ネットワークに沿った複数のプローブで構成され、前記少なくとも1つのさらなるネットワークは、前記フィールド・エリア・ネットワークとは別個であり、前記トラフィック・データ・ストリームは、前記フィールド・エリア・ネットワークからの少なくとも1つの傍受パケットの処理に基づいて前記複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブによって生成された個々のパケット、パケット詳細、又はメタデータのうちの少なくとも1つを含むステップと、
前記少なくとも1つのさらなるネットワークに通信可能に結合したプロセッサによって、前記トラフィック・データ・ストリームを取得し、前記トラフィック・データ・ストリームを処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームへと処理するステップと、
前記プロセッサによって、前記処理済みライブ・トラフィック・データ・ストリームを解析するステップであって、
前記解析は、
前記パケットが第1のルールの組に適合するか否かを確認するために前記パケットを解析することを含むステップと、
前記プロセッサによって、前記パケットが前記第1のルールの組のうちの少なくとも1つのルールに適合する場合、侵入を示す警告をデータベースに格納するステップと、
を含む、コンピュータ読み取り可能な一時的でない記憶媒体。
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