[論文筆記] 004 用 Raspberry Pi 打造低成本 IoT 入侵偵測系統:Suricata 實作導讀

一、論文概覽

論文標題: Enhancing IoT Security Affordably with Raspberry Pi and Open-Source IDS/IPS(以 Raspberry Pi 與開源 IDS/IPS 經濟實惠地強化 IoT 安全)

作者與機構: Rouwa Yalda、Narayan Nepal、Tarek El Hawari

發表資訊: 2024 IEEE International Conference on Advanced Systems and Emergent Technologies (IC_ASET),2024 年 4 月 27-29 日,突尼西亞哈瑪麥特


二、這篇論文在說什麼?

研究背景:IoT 安全的成本困境

IoT(物聯網)設備已滲透到交通、醫療、農業、工業與智慧家庭等各個領域。然而,這些設備通常受限於運算能力、記憶體與電力等資源,難以實作完整的安全機制。常見的弱點包括缺乏標準化的安全協定、使用預設密碼、韌體更新困難等。

論文指出一個現實問題:市面上的資安解決方案往往價格不菲,對於中小企業(SME)或家庭辦公室而言,部署專業級的入侵偵測與防禦系統是一筆沉重的負擔。這造成了「資安貧富差距」——有預算的企業能買到防護,沒預算的只能暴露在風險中。

核心方法:Raspberry Pi + Suricata 的低成本組合

研究團隊提出的解決方案相當直接:在 Raspberry Pi 4B(搭載 Raspbian OS)上部署開源的 Suricata IDS/IPS。

為什麼選擇 Suricata 而非 Snort? 論文提到兩個關鍵理由:Suricata 原生支援 ARM 架構(Raspberry Pi 的處理器架構),且在高流量環境下效能較佳,安裝與規則管理也更為友善。

實驗架構上,研究團隊使用 KVM 虛擬機作為攻擊端,對 Raspberry Pi 進行滲透測試,驗證 Suricata 在兩種模式下的表現:

  • IDS 模式(偵測模式): 監控網路流量,偵測異常但不主動阻擋,僅記錄於日誌檔(fast.log)
  • IPS 模式(防禦模式): 除了偵測外,主動阻擋或丟棄惡意封包

主要成果:六種攻擊的偵測與防禦驗證

研究團隊執行了以下滲透測試,並驗證 Suricata 的偵測能力:

攻擊類型 IDS 模式結果 IPS 模式結果
ICMP Flood(洪水攻擊) 成功偵測並記錄 成功丟棄封包
SYN Flood DoS 成功偵測並記錄
Nmap 掃描 成功偵測所有端口掃描
SSH 暴力破解 成功偵測 SSH 流量
Telnet 連線 成功偵測並記錄
BlackSun 木馬測試 成功辨識並發出警告

實驗結果顯示,即使是低成本的 Raspberry Pi 硬體,搭配適當的規則設定,也能有效偵測常見的網路攻擊行為。


三、啟發與觀點

對資安產業的影響

這篇論文再次證明「開源工具 + 低成本硬體」的組合具有實用價值。對於資安產業而言,這意味著:

  • 入門級資安防護的門檻正在降低
  • 開源社群持續在 IDS/IPS 領域發揮重要作用
  • 硬體效能的提升讓單板電腦也能承擔輕量級資安任務

對資安從業人員與研究者的啟示

對於資安人員來說,這篇論文提供了幾個實用的思考方向:

  1. 快速建立 PoC 環境: Raspberry Pi + Suricata 可作為測試環境或概念驗證的基礎架構
  2. 規則客製化的重要性: 論文提到預設規則會產生大量日誌,需針對環境調整規則以減少噪音
  3. 多層防禦仍是必要的: 作者明確指出,單靠 Suricata 無法提供完整防護,仍需搭配韌體更新、強密碼、網路分段等措施

可能的應用場景

  • 中小企業的入門級網路監控
  • 家庭網路的 IoT 設備防護
  • 資安教育與培訓用途的實驗環境
  • 偏遠地區或預算有限場域的基本資安防護

延伸思考

這篇論文的價值在於「可行性驗證」而非技術突破。幾點值得進一步探討:

效能瓶頸在哪裡? 論文未提供 Raspberry Pi 在高流量下的效能數據。在真實環境中,單一 Raspberry Pi 能處理多大的流量?這是實際部署時必須考量的。

從 Host IDS 到 Network IDS 的跨越: 論文在未來工作中提到,可透過增加網路埠將 Raspberry Pi 轉變為閘道器,使其成為網路層級的 IDS/IPS。這個方向更具實用價值,但也會面臨更嚴峻的效能挑戰。

機器學習整合的可能性: 作者提到未來可整合 ML/DL 來增強偵測能力。這是當前 IDS/IPS 研究的熱門方向,但在資源受限的 Raspberry Pi 上實作會是另一個挑戰。

整體而言,這是一篇偏向應用導向的實作論文,對於想要快速建立低成本 IoT 監控環境的讀者具有參考價值。


四、來源引用

IEEE 格式:
R. Yalda, N. Nepal and T. El Hawari, “Enhancing IoT Security Affordably with Raspberry Pi and Open-Source IDS/IPS,” 2024 IEEE International Conference on Advanced Systems and Emergent Technologies (IC_ASET), Hammamet, Tunisia, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/IC_ASET61847.2024.10596202.

原文連結:
https://ieeexplore.ieee.org/document/10596202

DOI:
10.1109/IC_ASET61847.2024.10596202

相關資源:
Suricata 官方網站
Suricata 官方文件

飛飛
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講師學歷:臺科資工所、逢甲資工系畢業。
技術專長:OSINT、滲透測試、網站開發、專業易懂教育訓練。
證照書籍:OSCP、OSCE³、著《資安這條路:領航新手的 Web Security 指南》。
教學經驗:60+ 企業教學經驗、指導過上百位學員。
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社群經驗:目前經營全臺資安社群 CURA,曾任臺科資安社社長、逢甲黑客社社長。
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