HMMPayl: an application of HMM to the
                                                                                                                                         Dept. of Electrical and
                          analysis of the HTTP payload
 University of
Cagliari - Italy                                                                                                                         Electronic Engineering 

davide.ariu@diee.unica.it                           Davide Ariu - Giorgio Giacinto                                        giacinto@diee.unica.it 


                                   Anomaly detec2on for Computer Security 
        •  radi'onally, Intrusion Detec2on Systems (IDS) are based on a database of signatures 
         T
        that describe known a3acks. 
                   Problem: never‐seen‐before a3acks can not be detected!!! 
        •  nomaly based IDS use a sta's'cal model of the legi'mate pa3erns. Any pa3ern 
         A
        whose sta's'cal model deviates from that stored in the system is labeled as an a3acks. 
                   Advantage: zero‐days aHacks can be detected!!!  
                                                          HTTP Payload analysis 
        •  he analysis of the bytes’ distribu'on in the HTTP payload of requests toward a web 
         T
        server allows to detect a3acks against the web server 
        •  everal solu'ons based on this approach (e.g. PAYL1, McPAD2)have been proposed but 
         S
        they suffer of limita2ons due to: 
              •  oo high size of the features space 
               T
              •  oarse representa2on of the payload 
               C
                                                                                                                              WAPA 2010 
1  K. Wang et al. ”Anomalous Payload‐Based Network Intrusion Detec2on" , RAID, 2004. 
2 R. Perdisci et. Al. ” McPAD: A mul/ple classifier system for accurate payload‐based anomaly detec/on”, Computer 

Networks, 2009.                                                                                                     Workshop on Applica/ons of Pa2ern Analysis 
                                                                                                                      This research was sponsored by the 
                               Pattern Recognition and Applications Group                                             Autonomous Region of Sardinia through a grant 
                   Group       http://prag.diee.unica.it                                                              financed with the ”Sardinia PO FSE 2007‐2013” 
                                                                                                                      funds and provided according to the L.R. 7/2007 
HMMPayl: an application of HMM to the
                                                                                                Dept. of Electrical and
                          analysis of the HTTP payload
 University of
Cagliari - Italy                                                                                Electronic Engineering 

davide.ariu@diee.unica.it                 Davide Ariu - Giorgio Giacinto         giacinto@diee.unica.it 



                                       HMMPayl: a simplified scheme 




                                                                                     WAPA 2010 
                                                                           Workshop on Applica/ons of Pa2ern Analysis 
                                                                             This research was sponsored by the 
                            Pattern Recognition and Applications Group       Autonomous Region of Sardinia through a grant 
                   Group    http://prag.diee.unica.it                        financed with the ”Sardinia PO FSE 2007‐2013” 
                                                                             funds and provided according to the L.R. 7/2007 
HMMPayl: an application of HMM to the
                                                                                                Dept. of Electrical and
                          analysis of the HTTP payload
 University of
Cagliari - Italy                                                                                Electronic Engineering 

davide.ariu@diee.unica.it                 Davide Ariu - Giorgio Giacinto         giacinto@diee.unica.it 



                                 Experimental Results and Conclusions 




        1 ‐ Increased                           2 – Benefits of the MCS      3 – Possibility of 
   Classifica2on Accuracy                               approach               reducing the 
                                                                           computa2onal cost 

                                                                                     WAPA 2010 
                                                                           Workshop on Applica/ons of Pa2ern Analysis 
                                                                             This research was sponsored by the 
                            Pattern Recognition and Applications Group       Autonomous Region of Sardinia through a grant 
                   Group    http://prag.diee.unica.it                        financed with the ”Sardinia PO FSE 2007‐2013” 
                                                                             funds and provided according to the L.R. 7/2007 

Ariu - Workshop on Applications of Pattern Analysis

  • 1.
    HMMPayl: an applicationof HMM to the Dept. of Electrical and analysis of the HTTP payload University of Cagliari - Italy Electronic Engineering  davide.ariu@diee.unica.it  Davide Ariu - Giorgio Giacinto giacinto@diee.unica.it  Anomaly detec2on for Computer Security  •  radi'onally, Intrusion Detec2on Systems (IDS) are based on a database of signatures  T that describe known a3acks.  Problem: never‐seen‐before a3acks can not be detected!!!  •  nomaly based IDS use a sta's'cal model of the legi'mate pa3erns. Any pa3ern  A whose sta's'cal model deviates from that stored in the system is labeled as an a3acks.  Advantage: zero‐days aHacks can be detected!!!   HTTP Payload analysis  •  he analysis of the bytes’ distribu'on in the HTTP payload of requests toward a web  T server allows to detect a3acks against the web server  •  everal solu'ons based on this approach (e.g. PAYL1, McPAD2)have been proposed but  S they suffer of limita2ons due to:  •  oo high size of the features space  T •  oarse representa2on of the payload  C WAPA 2010  1  K. Wang et al. ”Anomalous Payload‐Based Network Intrusion Detec2on" , RAID, 2004.  2 R. Perdisci et. Al. ” McPAD: A mul/ple classifier system for accurate payload‐based anomaly detec/on”, Computer  Networks, 2009.   Workshop on Applica/ons of Pa2ern Analysis  This research was sponsored by the  Pattern Recognition and Applications Group Autonomous Region of Sardinia through a grant  Group  http://prag.diee.unica.it financed with the ”Sardinia PO FSE 2007‐2013”  funds and provided according to the L.R. 7/2007 
  • 2.
    HMMPayl: an applicationof HMM to the Dept. of Electrical and analysis of the HTTP payload University of Cagliari - Italy Electronic Engineering  davide.ariu@diee.unica.it  Davide Ariu - Giorgio Giacinto giacinto@diee.unica.it  HMMPayl: a simplified scheme  WAPA 2010  Workshop on Applica/ons of Pa2ern Analysis  This research was sponsored by the  Pattern Recognition and Applications Group Autonomous Region of Sardinia through a grant  Group  http://prag.diee.unica.it financed with the ”Sardinia PO FSE 2007‐2013”  funds and provided according to the L.R. 7/2007 
  • 3.
    HMMPayl: an applicationof HMM to the Dept. of Electrical and analysis of the HTTP payload University of Cagliari - Italy Electronic Engineering  davide.ariu@diee.unica.it  Davide Ariu - Giorgio Giacinto giacinto@diee.unica.it  Experimental Results and Conclusions  1 ‐ Increased  2 – Benefits of the MCS  3 – Possibility of  Classifica2on Accuracy  approach  reducing the  computa2onal cost  WAPA 2010  Workshop on Applica/ons of Pa2ern Analysis  This research was sponsored by the  Pattern Recognition and Applications Group Autonomous Region of Sardinia through a grant  Group  http://prag.diee.unica.it financed with the ”Sardinia PO FSE 2007‐2013”  funds and provided according to the L.R. 7/2007