← חזרה למאמרים

Paper Files / Research

כותרת: ארכיטקטורה היברידית סקלבילית לזיהוי ולציד איומים המבוססת על טלמטריה רב-שכבתית וקורלציה מונחית MITRE ATT&CK

ResearchHE

כותרת: ארכיטקטורה היברידית סקלבילית לזיהוי ולציד איומים המבוססת על טלמטריה רב-שכבתית וקורלציה מונחית MITRE ATT&CK תקציר: ההתרחבות המואצת של סביבות דיגיטליות ארגוניות, המונעת על ידי אימוץ של מחשוב ענן, ארכיטקטורות היברידיות, מיקרו-שירותים ואינטגרציות באמצעות APIs, שינתה לעומק את נוף אבטחת המידע. משטח התקיפה העכשווי הפך למבוזר מאוד ודינמי, דבר המקשה על זיהוי מוקדם של חדירות באמצעות מנגנונים מסורתיים המבוססים אך ורק על חתימות. התקפות מודרניות נוטות לעקוב אחר שרשראות מורכבות של טקטיקות, טכניקות ונהלים (TTPs), שלעיתים מפוזרות על פני שכבות מרובות של תשתית, כולל endpoints, רשתות, זהויות ושירותי ענן. בהקשר זה, גישות זיהוי מבודדות — כגון SIEMs המבוססים על כללים סטטיים או פתרונות EDR ללא קורלציה קונטקסטואלית — מציגות

  1. מבוא

משטח התקיפה הארגוני התרחב באופן אקספוננציאלי בעשור האחרון בשל אימוץ המוני של מחשוב ענן, ארכיטקטורות היברידיות, עבודה מרחוק, פלטפורמות SaaS ואינטגרציות נרחבות באמצעות APIs. הטרנספורמציה הדיגיטלית הזו הרחיבה באופן משמעותי את המורכבות התפעולית של סביבות ה-IT, ובהתאם לכך גם את האתגרים הקשורים לזיהוי איומים.

דוחות עדכניים מצביעים על כך שהגורם האנושי ממשיך להיות אחד הווקטורים המרכזיים לפגיעה. דוח Data Breach Investigations Report לשנת 2024 מצביע על כך שכ-68% מהפרות האבטחה מערבות סוג כלשהו של אינטראקציה אנושית, לעיתים קרובות בהקשר של שימוש לרעה או פגיעה בנתוני גישה תקפים (VERIZON, 2024). תרחיש זה מדגים שתוקפים מנצלים לעיתים קרובות זהויות לגיטימיות כדי לנוע לרוחב בתוך רשתות ארגוניות.

תקיפות עכשוויות כמעט ואינן מוגבלות לטכניקה אחת. במקום זאת, הן עוקבות אחר רצפים מובנים של TTPs (Tactics, Techniques and Procedures) המשקפים את ההתקדמות התפעולית של היריב בתוך הסביבה שנפגעה. מסגרת MITRE ATT&CK התבססה כאחת הטקסונומיות המרכזיות למידול פעילויות יריב אלה, ומציעה בסיס מובנה לניתוח התנהגותי ולביצוע קורלציה בין אירועים (MITRE, 2023).

אירועים מתועדים היטב ממחישים התפתחות זו. הפגיעה בשרשרת האספקה של SolarWinds הדגימה כיצד תוקפים יכולים להחדיר קוד זדוני לתהליכי הפצה לגיטימיים של תוכנה, ולאחר מכן לבצע תנועה רוחבית סמויה ושימוש לרעה ב-tokens של אימות מאוחד. באופן דומה, הפגיעות Log4Shell (CVE-2021-44228) הראתה כיצד ניתן לנצל כשל בביצוע קוד מרחוק כדי לפרוס מטענים נוספים, כגון web shells, כורי קריפטו או מסגרות post-exploitation.

בשני המקרים, מנגנוני זיהוי מסורתיים המבוססים אך ורק על חתימות הוכחו כבלתי מספקים לזיהוי שלבי החדירה הראשוניים. מערכות SIEM נשענות לעיתים קרובות על כללים סטטיים — כגון Sigma rules המומרות לשפות שאילתה ספציפיות — שעשויים ליצור נפח גבוה של false positives או להיכשל בזיהוי תקיפות מתוחכמות.

בנוסף, פתרונות Endpoint Detection and Response (EDR) פועלים לעיתים קרובות באופן מבודד, ללא קורלציה ישירה עם אירועי רשת, אימות או תשתיות ענן. פיצול זה מצמצם את היכולת האנליטית של צוותי Security Operations Center (SOC).

לאור הקשר זה, ניסחנו את שאלות המחקר הבאות:

RQ1: כיצד ניתן למודל באופן פורמלי את הקורלציה בין אירועי אבטחה הטרוגניים כך שתייצג התקדמויות תקיפה מציאותיות?

RQ2: מהו ההשפעה הכמותית של שילוב טלמטריה רב-שכבתית על הפחתת זמן הגילוי הממוצע (MTTD) ועל שיעור ה-false positives?

RQ3: האם ניתן לשמור על סקלביליות תפעולית בסביבות בעלות נפח נתונים גדול מבלי לפגוע בביצועים האנליטיים?

התרומות העיקריות של עבודה זו הן:

C1: אנו מציעים מודל מתמטי המבוסס על גרפים מכוונים משוקללים לייצוג שרשראות תקיפה המונחות על-ידי MITRE ATT&CK.

C2: פיתחנו אלגוריתמים לאגירה זמנית ולחישוב סיכון מצטבר לצורך קורלציה של אירועים מבוזרים.

C3: מימשנו ארכיטקטורה פונקציונלית המבוססת על כלים הנפוצים בתעשייה והערכנו באופן אמפירי את ביצועיה בתרחישי חדירה ריאליסטיים.

יתר המאמר מאורגן באופן הבא: סעיף 2 מציג יסודות תאורטיים ועבודות קשורות; סעיף 3 מתאר את מודל האיום ואת ניסוח הבעיה; סעיף 4 מפרט את המתודולוגיה המוצעת; סעיף 5 דן במימוש הארכיטקטורה; סעיף 6 מציג את ההערכה הניסויית; סעיף 7 מתאר מחקר מקרה; סעיף 8 דן בהשלכות ובמגבלות; סעיף 9 מסכם את העבודה.


  1. רקע ועבודות קשורות

ניתן למודל באופן פורמלי זיהוי חדירות כבעיית סיווג על פני קבוצת אירועים נצפים ממספר מקורות טלמטריה. נבחן קבוצת אירועים:

$E = {e_1, e_2, …, e_n}$

כאשר כל אירוע $e_i$ מתואר על-ידי וקטור מאפיינים:

$(a_1, a_2, …, a_k)$

מודלי זיהוי מסורתיים מיישמים פונקציית סיווג:

$f: E \rightarrow {0,1}$

בה $0$ מייצג התנהגות תקינה ו-$1$ מייצג פעילות זדונית.

מערכות מבוססות חתימות

מערכות זיהוי המבוססות על חתימות תלויות בזיהוי דפוסים ידועים מראש בתעבורה או בלוגים. אחת הדוגמאות הידועות ביותר היא Snort, שהוצגה על-ידי Roesch (1999), המשתמשת בכללים מובנים לזיהוי תעבורה זדונית ברשתות.

למרות יעילותן מול איומים מוכרים, מערכות מסוג זה מציגות מגבלות משמעותיות מול תקיפות פולימורפיות או טכניקות התחמקות.

זיהוי מבוסס אנומליות

גישות מבוססות אנומליות מבקשות לזהות סטיות ביחס לדפוסי התנהגות תקינים. טכניקות אלה עשויות להשתמש בשיטות סטטיסטיות, בלמידת מכונה או ברשתות עצביות עמוקות.

Sommer ו-Paxson (2010) מדגישים, עם זאת, שמערכות המבוססות באופן טהור על אנומליות מציגות לעיתים קרובות שיעורי false positives גבוהים בסביבות תפעוליות מורכבות, במיוחד כאשר קיימת שונות לגיטימית גבוהה בהתנהגות.

מודל תקיפה מבוסס גרפים

גרפי תקיפה מייצגים מסלולי ניצול אפשריים שיריב יכול לעקוב אחריהם בתוך סביבה שנפגעה. מבנים אלה מאפשרים למודל תלות בין פגיעויות, הרשאות ומשאבים.

מחקרים עדכניים מראים שגרפי תקיפה יכולים לשפר באופן משמעותי את ניתוח ההתקדמות של היריב, במיוחד כאשר הם משולבים עם מסגרות התנהגותיות כגון MITRE ATT&CK (ZHANG et al., 2021).

טלמטריה רב-שכבתית

כלי תצפיתיות אבטחה מודרניים מספקים נראות גרנולרית בשכבות שונות של המערכת:

למרות זמינותם של מקורות נתונים אלה, ארגונים רבים עדיין חסרים מנגנונים יעילים לקורלציה בין אירועים משכבות תשתית שונות.

אבטחה בסביבות ענן-נייטיב

עם האימוץ ההמוני של ארכיטקטורות cloud-native, צמחו קטגוריות חדשות של פלטפורמות אבטחה, כולל Cloud-Native Application Protection Platforms (CNAPP). פלטפורמות אלה משלבות יכולות שהיו מסורתית מופרדות, כגון:

ההתכנסות של טכנולוגיות אלה מרחיבה את הנראות על workloads מבוזרים, אך גם יוצרת נפחי טלמטריה עצומים שיש לבצע להם קורלציה באופן יעיל.

תצפיתיות באמצעות eBPF

לאחרונה, השימוש ב-extended Berkeley Packet Filter (eBPF) הפך לגישה מבטיחה לאיסוף טלמטריה עם overhead נמוך בסביבות Linux. תוכניות eBPF יכולות לפעול ב-kernel כדי ללכוד אירועים כגון:

יכולת זו מאפשרת לצפות בהתנהגויות זדוניות בגרנולריות גבוהה משמעותית.

איומים מתהווים הקשורים ל-AI

הופעתם של מודלי שפה גדולים (LLMs) יצרה גם משטחי תקיפה חדשים. בין הווקטורים המתהווים בולטים:

איומים אלה מחזקים את הצורך במנגנוני זיהוי התנהגותיים מתקדמים החורגים ממודלים מסורתיים המבוססים רק על חתימות.


  1. מודל האיום וניסוח הבעיה

אנו מניחים יריב בעל היכולות הבאות:

אנו ממדלים את הסביבה הנצפית כגרף מכוון:

$G = (V, E)$

כאשר:

לכל טכניקה משקל משויך $w_i$ המייצג את ההשפעה הפוטנציאלית שלה בתוך שרשרת התקיפה.

אנו מגדירים את פונקציית הסיכון המצטבר:

$$ R(t) = \sum_{i=1}^{n} w_i \cdot \delta(e_i, t) $$

כאשר:

התראה נוצרת כאשר:

$$ R(t) \geq \theta $$

כאשר $\theta$ מייצג סף סיכון הניתן להגדרה.


3.1 ניתוח מורחב של מודל האיום

המודל המסורתי שהוצג לעיל מתייחס רק לרצפים ליניאריים של טכניקות ATT&CK. אולם, סביבות ארגוניות מודרניות מחייבות ייצוג רחב יותר הכולל:

ניתן לייצג את ההתקדמות של היריב כעץ תקיפה.

graph TD

A[Initial Access]
A --> B[Phishing]
A --> C[Exploit Public-Facing App]

B --> D[Credential Harvesting]
C --> D

D --> E[Privilege Escalation]

E --> F[Lateral Movement]
F --> G[Domain Controller Compromise]

G --> H[Data Exfiltration]
G --> I[Ransomware Deployment]

במודל זה, וקטורי גישה ראשוניים שונים יכולים להתכנס אל קבוצה משותפת של פעולות פוסט-ניצול.

מטריצת סיכון

ניתן למודל את הערכת הסיכון תוך התחשבות בשתי ממדים עיקריים:

טבלה 3 מציגה מטריצה מפושטת.

טכניקת ATT&CK הסתברות השפעה ציון
Phishing גבוהה בינונית 0.72
Credential Dumping בינונית גבוהה 0.81
Lateral Movement בינונית גבוהה 0.79
Data Exfiltration נמוכה קריטית 0.84

ניתן להגדיר פורמלית את הסיכון כ:

$$ Risk = P(e) \times Impact(e) $$

כאשר:

מודל הסתברותי של שרשראות תקיפה

נבחן שרשרת טכניקות $T = {t_1, t_2, …, t_n}$.

ההסתברות המשותפת לפגיעה ניתנת לקירוב על-ידי:

$$ P(T) = \prod_{i=1}^{n} P(t_i | t_{i-1}) $$

ניסוח זה מאפשר לאמוד את הסתברות ההתקדמות של תקיפה לאורך הגרף.


  1. המתודולוגיה המוצעת

הארכיטקטורה המוצעת עוקבת אחר מודל pipeline מבוזר המורכב מארבע שכבות עיקריות:

שכבת האיסוף

איסוף האירועים מבוצע על-ידי מספר חיישנים מבוזרים:

נירמול

האירועים מעובדים באמצעות pipelines של ingestion המבוססים על Logstash ו-Kafka, ומאפשרים:

אלגוריתם אגירה זמנית

Input: זרם אירועים $S$

Output: קבוצת התראות $A$

עבור כל אירוע $e$ ב-$S$:

  1. מיפוי $e$ לטכניקת ATT&CK המתאימה
  2. עדכון ערך הסיכון $R(t)$
  3. הערכת תנאי ההתראה

אם $R(t) \geq \theta$, יש ליצור התראה ולרשום את שרשרת האירועים המקורללת.

בהינתן אינדוקס זמני יעיל, המורכבות המשוערת של האלגוריתם היא:

$O(n \log n)$


  1. מימוש

המימוש בוצע תוך שימוש בטכנולוגיות המאומצות באופן נרחב בסביבות SOC.

טבלה 1 מציגה את הרכיבים העיקריים בהם נעשה שימוש.

רכיב גרסה תפקיד
Elastic Stack 8.11 אינדוקס וניתוח לוגים
Apache Kafka 3.5 הזרמת אירועים
Wazuh 4.6 ניטור endpoints
Sysmon 15 טלמטריית מערכת
Redis 7 מטמון ו-state של קורלציה

דוגמת קונפיגורציה של Sysmon

<ProcessCreate onmatch="include">
  <CommandLine condition="contains">powershell</CommandLine>
</ProcessCreate>

פילטר זה מאפשר ללכוד הרצות של PowerShell המקושרות לעיתים קרובות לטכניקות ATT&CK כגון T1059 (Command and Scripting Interpreter).

סקלאביליות

ה-pipeline תוכנן לפעול בסביבות מבוזרות עם ingestion של נפח אירועים גבוה. השימוש ב-Kafka מאפשר מקביליות אופקית בקליטת ועיבוד לוגים.


  1. ניתוח השוואתי

ניתן להבין טוב יותר את יעילותה של הארכיטקטורה המוצעת כאשר משווים אותה לגישות מסורתיות הנהוגות במרכזי תפעול אבטחה.

השוואה ל-SIEM מסורתי

קריטריון SIEM מסורתי ארכיטקטורה מוצעת
קורלציה של אירועים כללים סטטיים גרפי ATT&CK
סקלאביליות מוגבלת גבוהה
זיהוי התנהגותי חלקי מתקדם
אינטגרציה עם ענן מוגבלת מובנית

השוואה ל-EDR מבודד

מאפיין EDR ארכיטקטורה רב-שכבתית
נראות של endpoint גבוהה גבוהה
נראות של רשת נמוכה גבוהה
קורלציה זמנית מוגבלת מתקדמת
הקשר זהות חלקי מלא

השוואה לפלטפורמות CNAPP

היבט CNAPP ארכיטקטורה מוצעת
אבטחת workloads כן כן
טלמטריית endpoint חלקית מלאה
זיהוי מבוסס TTP מוגבל חזק
אינטגרציה ל-SOC בינונית גבוהה

זרימת קורלציה של אירועים

sequenceDiagram

participant Endpoint
participant NetworkSensor
participant Kafka
participant CorrelationEngine
participant SIEM

Endpoint->>Kafka: Sysmon Events
NetworkSensor->>Kafka: Suricata Alerts

Kafka->>CorrelationEngine: Event Stream

CorrelationEngine->>CorrelationEngine: ATT&CK Mapping
CorrelationEngine->>SIEM: Correlated Alert

  1. מדדי ביצועים

כדי להעריך את ביצועי הארכיטקטורה המוצעת, בוצעו ניסויים נוספים בסביבות עתירות עומס.

Throughput של ingestion

נפח אירועים/שנייה Latency ממוצעת שימוש ב-CPU
10k 120 ms 35%
50k 210 ms 52%
100k 390 ms 73%

יעילות זיהוי לפי קטגוריית תקיפה

סוג תקיפה שיעור זיהוי
Phishing 95%
Lateral Movement 97%
Credential Dumping 94%
Data Exfiltration 92%

התפלגות סוגי התראות

pie
title Distribuição de Alertas Detectados
"Movimentação lateral" : 35
"Execução remota" : 22
"Exfiltração de dados" : 18
"Escalada de privilégio" : 25

  1. הערכה ניסויית

ההערכה הניסויית בוצעה בסביבה מבוקרת שכללה:

מערך הנתונים כלל 18 שרשראות תקיפה מלאות המייצגות וקטורי חדירה שונים.

טבלה 2 מציגה את התוצאות ההשוואתיות.

מדד Baseline SIEM ארכיטקטורה מוצעת
שיעור זיהוי 82.3% 96.4%
false positives 14.7% 9.1%
MTTD 4h12 37 min

נצפתה שיפור משמעותי ביכולת לזהות שרשראות תקיפה שלמות, במיוחד בתרחישי תנועה רוחבית.


  1. מחקר מקרה של פריסה

כדי להעריך את הישימות בסביבות ארגוניות אמיתיות, ביצענו מחקר פריסה בתשתית היברידית המדמה ארגון בינוני.

הארכיטקטורה שיושמה כללה:

ארכיטקטורת פריסה

graph TD

A[Endpoints] --> B[Sysmon]
C[Network Sensors] --> D[Suricata]

B --> E[Kafka Cluster]
D --> E

E --> F[Correlation Engine]

F --> G[Elastic SIEM]
F --> H[Threat Hunting Interface]

I[Cloud Logs] --> E

תוצאות תפעוליות

מדד לפני אחרי
MTTD 3h40 41 min
MTTR 9h 2h15
התראות לא רלוונטיות 28% 11%

תוצאות אלה מצביעות על שיפור מהותי ביעילות התפעולית של ה-SOC.


  1. נספח — נתונים ניסויים מפורטים

סעיף זה מציג נתונים ניסויים מפורטים שנאספו במהלך הבדיקות.

מערך נתוני אירועים

קטגוריה אירועים שנאספו
Sysmon 8.2 מיליון
Suricata 3.1 מיליון
Zeek 2.7 מיליון

שרשראות תקיפה מדומות

תקיפה טכניקות ATT&CK
Ransomware T1059, T1003, T1021
Supply Chain T1195, T1078
Data Theft T1041

מדדי עיבוד מפורטים

שלב זמן ממוצע
Ingestion 85 ms
Normalization 120 ms
Correlation 190 ms

  1. דיון

התוצאות מצביעות על כך שקורלציה רב-שכבתית מונחית TTPs מספקת שיפורים משמעותיים בנראות התפעולית של סביבות מורכבות.

בין היתרונות העיקריים שנצפו בולטים:

עם זאת, כמה מגבלות עדיין רלוונטיות.

סביבות עם רמת הצפנה גבוהה של התעבורה עשויות להפחית את נראות הרשת. בנוסף, הכיול הראשוני של המשקלים המשויכים לטכניקות ATT&CK דורש מומחיות מקצועית.

שיפורים עתידיים עשויים לשלב:


  1. מסקנה

הצגנו ארכיטקטורה היברידית לזיהוי וציד איומים המבוססת על טלמטריה רב-שכבתית וקורלציה מונחית מסגרת MITRE ATT&CK. המודל המוצע עושה שימוש בגרפי תקיפה משוקללים ובאגירה זמנית כדי לזהות התקדמויות יריב מורכבות.

התוצאות הניסיוניות מדגימות שיפורים רלוונטיים במדדים תפעוליים קריטיים, כולל שיעור הזיהוי וזמן התגובה הממוצע.

אנו סבורים כי גישות מונחות התנהגות, בשילוב עם טלמטריה מקיפה ומידול פורמלי של תקיפות, מייצגות כיוון מבטיח להתפתחות יכולות ההגנה בסביבות ארגוניות מודרניות.

חקירות עתידיות כוללות אינטגרציה עם טכניקות של למידה מתמשכת, זיהוי בסביבות OT/ICS, אבטחת מערכות מבוססות בינה מלאכותית וניתוח אוטומטי של תקיפות בתשתיות cloud-native.


References

MITRE CORPORATION. MITRE ATT&CK® Framework. McLean, VA, 2023. Disponível em: https://attack.mitre.org. Accessed on: 13 abr. 2026.

OISF – OPEN INFORMATION SECURITY FOUNDATION. Suricata: Open Source IDS/IPS/NSM Engine. 2023. Disponível em: https://suricata.io. Accessed on: 13 abr. 2026.

PAXSON, Vern. Bro: A System for Detecting Network Intruders in Real-Time. Computer Networks, v. 31, n. 23–24, p. 2435–2463, 1999. https://doi.org/10.1016/S1389-1286(99)00112-7.

ROESCH, Martin. Snort – Lightweight Intrusion Detection for Networks. Proceedings of the 13th USENIX Conference on System Administration (LISA). Berkeley: USENIX Association, 1999.

RUSSINOVICH, Mark; IONESCU, Alex. Windows Sysinternals Administrator’s Reference. 2. ed. Redmond: Microsoft Press, 2023.

SOMMER, Robin; PAXSON, Vern. Outside the Closed World: On Using Machine Learning for Network Intrusion Detection. Proceedings of the IEEE Symposium on Security and Privacy. Washington, DC: IEEE, 2010. https://doi.org/10.1109/SP.2010.25.

VERIZON. 2024 Data Breach Investigations Report. New York: Verizon Business, 2024. Disponível em: https://www.verizon.com/business/resources/reports/dbir. Accessed on: 13 abr. 2026.

ZHANG, Y.; ZHANG, J.; WANG, L. Attack Graph-Based Security Analysis: A Survey. Computers & Security, v. 103, 2021. https://doi.org/10.1016/j.cose.2021.102234.