简介

QNSM(IQIYI Network Security Monitor) 是一个旁路部署的全流量，实时，高性能网络安全监控引擎，基于DPDK开发，集成了DDOS检测和IDPS模块。

DDOS检测

DDOS检测功能包括:

全流量检测，可以部署在IDC环境，支持SYN，ACK，RST，FIN，SYNACK，ICMP，UDP FLOOD以及反射攻击(DNS/NTP/SSDP反射...).
实时多维度聚合数据
流采样数据，提供攻击事件未检出后的fall back机制.
随时停启的聚合数据输出
数据以json格式输出，便于数据分析.
针对UDP反射攻击，提供DFI/DPI机制(MEMCACHE，TFTP，CHARGEN，CLDAP，QOTD...).
事件过程中dump攻击数据包.
支持IPv4和IPv6

IDPS

IDPS模块基于Suricata，并新增了如下特性，

支持lib化编译安装，基于Suricata 4.1.0版本
支持事件以Kafka方式输出，提升事件吞吐量，便于进一步数据分析

部署描述

架构描述

整体功能模块图如下：

基础模块

包含PORT，CPU 消息、配置文件、表项管理接口、调度框架等基础功能模块。
流水线模块

SESSM：DDOS检测，负责IPv4和IPv6数据包解析，采样FLOW数据聚合，应用层DFI解析，ACL策略下发。

SIP_AGG：DDOS检测攻击源聚合和输出。

VIP_AGG：DDOS检测VIP自学习，数据聚合和输出。

DUMP：DDOS攻击数据包DUMP并保存为pcap文件。

EDGE：类似于broker，输出多维数据至KAFKA。

DETECT：IDPS检测。
控制面和工具

主要包括Master组件以及相关配置文件。

Master负责接收分析中心的攻击事件策略并下发至相应的转发面组件，包含dump数据包，攻击源，攻击源端口，反射攻击proto DFI。
IDPS管理服务

FM/FR：IDPS 资源管理和回收

CS：IDPS 统计数据

更多细节参考 GUIDE.

外部会议介绍

QCon Shanghai 2019 PPT

快速启动

测试环境

测试环境如下：

Linux Distribution: CentOS Linux release 7.2.1511
Kernel: 3.10.0-327.el7.x86_64
CPU: Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @ 2.20GHz
NIC: Intel Corporation 82599ES 10-Gigabit SFI/SFP+ Network Connection (rev 01)
Memory: 100G+ with two NUMA node.
GCC: gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-4)

依赖安装

Centos：

$ yum install -y libpcap-devel pcre-devel file-devel libyaml-devel jansson-devel libcap-ng-devel librdkafka-devel nss-devel nspr-devel make gcc
$ yum install -y libxml2-devel
$ yum install -y  python-pip
$ pip install configparser

DPDK 环境准备

QNSM没有对dpdk版本有特殊要求，我们使用的稳定版本是dpdk-stable-16.11.2。

$ mkdir -p /opt/qnsm_deps/
$ cd /opt/qnsm_deps/
$ wget https://fast.dpdk.org/rel/dpdk-16.11.2.tar.xz   # download from dpdk.org if link failed.
$ tar vxf dpdk-16.11.2.tar.xz

DPDK 编译安装

$ cd dpdk-stable-16.11.2
$ export RTE_SDK=`pwd`
$ export RTE_TARGET=x86_64-native-linuxapp-gcc
$ make install T=${RTE_TARGET} DESTDIR=install

编译

下载代码

$ cd /opt
$ git clone https://github.com/iqiyi/qnsm.git
$ cd qnsm

运行环境

修改配置文件conf/dpdk_env.cfg，我们这里使用ens7f0和ens7f1两张网卡。

[NIC1]
name=ens7f0

[NIC2]
name=ens7f1

运行环境配置脚本。

$ python ./scripts/setup_dpdk_env.py conf/dpdk_env.cfg
$ ${RTE_SDK}/tools/dpdk-devbind.py --status

Network devices using DPDK-compatible driver
============================================
0000:06:00.0 '82599ES 10-Gigabit SFI/SFP+ Network Connection' drv=igb_uio unused=
0000:06:00.1 '82599ES 10-Gigabit SFI/SFP+ Network Connection' drv=igb_uio unused=   

$ cat /proc/meminfo | grep Huge
AnonHugePages:   9955328 kB
HugePages_Total:   '11264'
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:      '2048 kB'

ens7f0（0000:06:00.0）和ens7f1（0000:06:00.0）网卡驱动已经绑定DPDK驱动。

编译安装IDPS lib

如果已安装IDPS lib，可以跳过该步。

运行build_idps.sh脚本，该脚本会安装patch/suricata-4.1.0/0001-IDPS-make-as-a-lib-support-kafka.patch补丁并编译为lib。

$ cd scripts
$ sh build_idps.sh
$ ls /usr/local/lib | egrep 'suri|htp'
libhtp.a  libhtp.la  libhtp.so  libhtp.so.2  libhtp.so.2.0.0  libsuri.a  libsuri.la  libsuri.so  libsuri.so.0  libsuri.so.0.0.0 
$ ls /usr/local/include/ | egrep 'suri|htp'
htp  suricata

编译QNSM

运行build_qnsm_lib.sh shell脚本编译QNSM基础库。

$ sh build_qnsm_lib.sh 
$ ll $RTE_SDK/$RTE_TARGET/lib/libqnsm_service.a

支持编译成debug或者release版本，默认release版本。

debug版本提供一些调试命令用于展示运行时数据。如果需要编译debug版本，执行以下命令。

$ cat ../config
CONFIG_QNSM_LIBQNSM_IDPS=y
CONFIG_DEBUG_QNSM=n
$ sed -i '/CONFIG_DEBUG_QNSM/s/=n/=y/g' ../config

编译qnsm主程序。

$ cd ..
$ make
$ make install
$ ls /var/qnsm
suricata.yaml  qnsm_edge.xml  qnsm-inspect  qnsm_inspect.cfg qnsm_sessm.xml  qnsm-test  qnsm_vip.xml

ddos、idps、ddos-idps是qnsm支持的三种部署形态，默认以ddos-idps形态安装配置文件；如果以idps形态部署，make install T=idps。

配置文件

启动QNSM之前，需要依据配置手册修改/var/qnsm安装目录下的配置文件。

启动 QNSM

QNSM日志支持syslog输出，相关配置如下，可以参考配置手册。

$ cat /var/qnsm/qnsm_edge.xml 
<CONFIG>
...
    <log>
            <syslog>
                    <facility>local5</facility>
                    <log-level>Critical</log-level>
            </syslog>
    </log>
</CONFIG>

修改syslog配置，日志存储在/var/log/qnsm目录下。

$ mkdir -p /var/log/qnsm
$ cp -f conf/qnsm_syslog.conf /etc/rsyslog.d
$ systemctl restart rsyslog.service
$ cp -f conf/qnsm.logrotate /etc/logrotate.d
$ logrotate /etc/logrotate.conf

创建suricata.yaml配置文件中的目录列表，包括规则文件目录，日志目录等。

$ mkdir -p /var/log/suricata

启动QNSM。

$ cd /var/qnsm
$ ./qnsm-inspect -f qnsm_inspect.cfg -c . -p 3

-f 参数指定组件配置文件
-c 参数指定配置文件目录
-p 参数指定使用网卡ID的16进制掩码，如果有两张网卡，该值为3（0b0011），依此类推

另外，可以编写多个部署配置文件（qnsm_inspect_x.cfg），这样的话，可以启动多个QNSM进程。

测试QNSM消息接口

QNSM提供多种kafka消息接口接口与外部交互。消息接口格式参考 MSG FORMAT。

DDOS检测

数据接口

消费qnsm_vip_agg，可以基于VIP粒度实现DDOS检测。

消费qnsm_sip_agg，获取DDOS事件的攻击源IP。

消费qnsm_vip_dport, qnsm_vip_sport，获取VIP源目的端口的流量数据。

消费qnsm_sample_flow, 可以基于流采样实现DDOS检测。

控制接口

由于IDC环境带宽大，聚合数据量过大会消耗QNSM本身的资源，因此基于一定策略实现数据输出。

qnsm_command topic用于接收策略消息。

以DDOS dump数据包为例，基于事件开始和结束策略实现dump数据包。

$ ./rdkafka_example -P -t qnsm_command -b xxx-kafka:9092
% Type stuff and hit enter to send
{"id":0,"op":"ip_dump_pkt_enable","content":[{"idc":"idc_aaa","proto":"any","vip":"11.22.33.44","vport":"any"}]}
% Sent 120 bytes to topic qnsm_command partition -1
{"id":0,"op":"ip_dump_pkt_disable","content":[{"idc":"idc_aaa","proto":"any","vip":"11.22.33.44","vport":"any"}]}
% Sent 121 bytes to topic qnsm_command partition -1

检查日志

$ cat qnsm_log_qnsm | grep 'master cmd'
QNSM: 1557921514 master cmd msg {"id":0,"op":"ip_dump_pkt_enable","content":[{"idc":"idc_aaa","proto":"any","vip":"11.22.33.44","vport":"any"}]}

检查pcap文件，默认存储在运行目录下面的dump目录，支持配置修改存储目录。

$ ls dump
xx.xx.xx.xx-core5-20191018-1522.pcap

dump目录配置如下，可以参考配置手册。

$ cat /var/qnsm/qnsm_edge.xml 
<CONFIG>
...
    <dump-dir>/data/qnsm</dump-dir>
</CONFIG>

IDPS事件

消费nsm_event kafka topic，进一步实现实时展示和分析事件。

{
    "timestamp":"2019-08-23T17:06:35.284049+0800",
    "flow_id":1854917666668179,
    "event_type":"alert",
    "src_ip":"A.B.C.D",
    "src_port":60013,
    "dest_ip":"78.46.222.60",
    "dest_port":457,
    "proto":"TCP",
    "alert":{
        "action":"allowed",
        "gid":1,
        "signature_id":2024792,
        "rev":4,
        "signature":"ET POLICY Cryptocurrency Miner Checkin",
        "category":"attack_medium",
        "severity":2,
        "metadata":{
            "updated_at":[
                "2018_06_15"
            ],
            "created_at":[
                "2017_10_02"
            ],
            "signature_severity":[
                "Minor"
            ],
            "deployment":[
                "Perimeter"
            ],
            "attack_target":[
                "Client_Endpoint"
            ],
            "affected_product":[
                "Windows_XP_Vista_7_8_10_Server_32_64_Bit"
            ],
            "former_category":[
                "POLICY"
            ]
        }
    },
    "flow":{
        "pkts_toserver":3,
        "pkts_toclient":1,
        "bytes_toserver":401,
        "bytes_toclient":66,
        "start":"2019-08-23T17:06:35.065171+0800"
    },
    "payload_hex":"7B226964223A312C226A736F6E727063223A22322E30222C226D6574686F64223A226C6F67696E222C22706172616D73223A7B226C6F67696E223A2278222C2270617373223A2278222C226167656E74223A22584D5269675C2F322E31332E31202857696E646F7773204E542031302E303B2057696E36343B2078363429206C696275765C2F312E32342E31206D7376635C2F32303137222C22616C676F223A5B22636E5C2F776F77222C22636E5C2F72222C22636E5C2F32222C22636E5C2F31222C22636E5C2F30222C22636E5C2F78746C222C22636E225D7D7D0A",
    "stream":0,
    "host":"sensor-name"
}

性能测试

由于QNSM转发面基于流水线架构，因此需要平衡各个组件分配的CPU资源。

数据包吞吐可以线性增长，但是瓶颈存在于压力最大的那个组件。

在我们的测试环境中, 开启超线程， DDOS检测和IDPS混合部署，performance包含测试方法和数据。

版权说明

License

开源合作

QNSM 由爱奇艺iQiYi 安全团队开发. 已经应用网路安全边界控制等多种场景。

作为一个开源项目，欢迎更多的合作和贡献。目前，QNSM 项目除了 iQiYi 部署相关的脚本，代码全部托管在 github 上。我们维护 2 个长线分支：

master（主干分支）：功能稳定的分支，除了紧急 hot bugfix，不接受直接向该分支提交代码。
devel（开发分支）：最新的功能会进入该分支，验证稳定后进入 master 分支。

另外，在每次不向前兼容的更新前（比如更新 DPDK 版本），我们会新建一个 LTS 分支，并维护约一年时间。

QNSM 开发合作采用 Git workflow 的工作方式，具体可以参考Contributing文档，我们欢迎更多的开发者的参与和贡献。

邮件组: qnsm_devel#qiyi.com (请用@替换#).

iqiyi/qnsm

iqiyi

Reviews

Repository Details

简介

DDOS检测

IDPS

部署描述

架构描述

外部会议介绍

快速启动

测试环境

依赖安装

DPDK 环境准备

DPDK 编译安装

编译

下载代码

运行环境

编译安装IDPS lib

编译QNSM

配置文件

启动 QNSM

测试QNSM消息接口

DDOS检测

数据接口

控制接口

IDPS事件

性能测试

版权说明

开源合作

More Repositories