Analyse de performance des systèmes de détection d’intrusion sans-fil

Performance analysis of wireless intrusion detection systems

• Auteur / Autrice : Khalid Nasr
• Direction : Christian Fraboul, Anas Abou El Kalam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, Télécommunications, Systèmes et Architecture
• Date : Soutenance le 09/01/2014
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)

Mots clés

Mots clés libres

WIDSs

Détection d’intrusion

Méthodologie d’évaluation

Métriques d’évaluation

Attaques sans fil

Wireless networks

WIDSs

Effectiveness

Evaluation

Wireless attacks

Evaluation methodology

Evaluation metrics

Résumé

La sécurité des réseaux sans fil fait l’objet d’une attention considérable ces dernières années. Toutefois, les communications sans fil sont confrontées à plusieurs types de menaces et d’attaques. Par conséquent, d’importants efforts, visant à sécuriser davantage les réseaux sans fil, ont dû être fournis pour en vue de lutter contre les attaques sans fil. Seulement, croire qu’une prévention intégrale des attaques peut s’effectuer au niveau de la première ligne de défense d’un système (pare-feux, chiffrement, …) n’est malheureusement qu’illusion. Ainsi, l’accent est de plus en plus porté sur la détection des attaques sans fil au travers d’une seconde ligne de défense, matérialisée par les systèmes de détection d’intrusions sans fil (WIDS). Les WIDS inspectent le trafic sans fil, respectant la norme 802.11, ainsi que les activités du système dans le but de détecter des activités malicieuses. Une alerte est ensuite envoyée aux briques chargées de la prévention pour contrer l’attaque. Sélectionner un WIDS fiable dépend principalement de l’évaluation méticuleuse de ses performances. L’efficacité du WIDS est considérée comme le facteur fondamental lors de l’évaluation de ses performances, nous lui accordons donc un grand intérêt dans ces travaux de thèse. La majeure partie des études expérimentales visant l’évaluation des systèmes de détection d’intrusions (IDS) s’intéressait aux IDS filaires, reflétant ainsi une carence claire en matière d’évaluation des IDS sans fil (WIDS). Au cours de cette thèse, nous avons mis l’accent sur trois principales critiques visant la plupart des précédentes évaluations : le manque de méthodologie d’évaluation globale, de classification d’attaque et de métriques d’évaluation fiables. Au cours de cette thèse, nous sommes parvenus à développer une méthodologie complète d’évaluation couvrant toutes les dimensions nécessaires pour une évaluation crédible des performances des WIDSs. Les axes principaux de notre méthodologie sont la caractérisation et la génération des données d’évaluation, la définition de métriques d’évaluation fiables tout en évitant les limitations de l’évaluation. Fondamentalement, les données d’évaluation sont constituées de deux principales composantes à savoir: un trafic normal et un trafic malveillant. Le trafic normal que nous avons généré au cours de nos tests d’évaluation était un trafic réel que nous contrôlions. La deuxième composante des données, qui se trouve être la plus importante, est le trafic malveillant consistant en des activités intrusives. Une évaluation complète et crédible des WIDSs impose la prise en compte de tous les scénarios et types d’attaques éventuels. Cela étant impossible à réaliser, il est nécessaire de sélectionner certains cas d’attaque représentatifs, principalement extraits d’une classification complète des attaques sans fil. Pour relever ce défi, nous avons développé une taxinomie globale des attaques visant la sécurité des réseaux sans fil, d’un point de vue de l’évaluateur des WIDS. Le deuxième axe de notre méthodologie est la définition de métriques fiables d’évaluation. Nous avons introduit une nouvelle métrique d’évaluation, EID (Efficacité de la détection d’intrusion), visant à pallier les limitations des précédentes métriques proposées. Nous avons démontré l’utilité de la métrique EID par rapport aux autres métriques proposées précédemment et comment elle parvenait à mesurer l’efficacité réelle tandis que les précédentes métriques ne mesuraient qu’une efficacité relative. L’EID peut tout aussi bien être utilisé pour l’évaluation de l’efficacité des IDS filaires et sans fil. Nous avons aussi introduit une autre métrique notée RR (Taux de Reconnaissance), pour mesurer l’attribut de reconnaissance d’attaque. Un important problème se pose lorsque des tests d’évaluation des WIDS sont menés, il s’agit des données de trafics incontrôlés sur le support ouvert de transmission. Ce trafic incontrôlé affecte sérieusement la pertinence des mesures…

Wireless intrusion detection system (WIDS) has become a matter of increasing concern in recent years as a crucial element in wireless network security. WIDS monitors 802.11 traffic to identify the intrusive activities, and then alerts the complementary prevention part to combat the attacks. Selecting a reliable WIDS system necessitates inevitably taking into account a credible evaluation of WIDSs performance. WIDS effectiveness is considered the basic factor in evaluating the WIDS performance, thus it receives great attention in this thesis. Most previous experimental evaluations of intrusion detection systems (IDSs) were concerned with the wired IDSs, with an apparent lack of evaluating the wireless IDSs (WIDSs). In this thesis, we try to manipulate three main critiques of most pervious evaluations; lack of comprehensive evaluation methodology, holistic attack classification, and expressive evaluation metrics. In this thesis, we introduce a comprehensive evaluation methodology that covers all the essential dimensions for a credible evaluation of WIDSs performance. The main pivotal dimensions in our methodology are characterizing and generating the evaluation dataset, defining reliable and expressive evaluation metrics, and overcoming the evaluation limitations. Basically, evaluation dataset consists of two main parts; normal traffic (as a background) and malicious traffic. The background traffic, which comprises normal and benign activities in the absence of attacks, was generated in our experimental evaluation tests as real controlled traffic. The second and important part of the dataset is the malicious traffic which is composed of intrusive activities. Comprehensive and credible evaluation of WIDSs necessitates taking into account all possible attacks. While this is operationally impossible, it is necessary to select representative attack test cases that are extracted mainly from a comprehensive classification of wireless attacks. Dealing with this challenge, we have developed a holistic taxonomy of wireless security attacks from the perspective of the WIDS evaluator. The second pivotal dimension in our methodology is defining reliable evaluation metrics. We introduce a new evaluation metric EID (intrusion detection effectiveness) that manipulates the drawbacks of the previously proposed metrics, especially the common drawback of their main notion that leads to measuring a relative effectiveness. The notion of our developed metric EID helps in measuring the actual effectiveness. We also introduce another metric RR (attack recognition rate) to evaluate the ability of WIDS to recognize the attack type. The third important dimension in our methodology is overcoming the evaluation limitations. The great challenge that we have faced in the experimental evaluation of WIDSs is the uncontrolled traffic over the open wireless medium. This uncontrolled traffic affects the accuracy of the measurements. We overcame this problem by constructing an RF shielded testbed to take all the measurements under our control without any interfering from any adjacent stations. Finally, we followed our methodology and conducted experimental evaluation tests of two popular WIDSs (Kismet and AirSnare), and demonstrated the utility of our proposed solutions.