Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Bài 11: Phần mềm mã độc - Bùi Trọng Tùng

1BÀI 11. PHẦN MỀM MÃ ĐỘC Bùi Trọng Tùng, Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông, Đại học Bách khoa Hà Nội 1 Nội dung • Giới thiệu về phần mềm mã độc • Virus • Trojan • Worm • Phát hiện và giảm thiểu nguy cơ tấn công bằng phần mềm độc hại 2 1 2 21. GIỚI THIỆU CHUNG 3 Khái niệm • Phần mềm độc hại(malicious software hoặc malware) là những chương trình máy tính mà khi thực thi sẽ gây tổn hại tới tài nguyên của hệ thống hoặc chiếm đoạt một phần/toàn bộ quyền điều khiển hệ thống • Phân loại: Virus: tự lây nhiễm vào các file Worm: tự lây nhiễm vào các chương trình thực thi Trojan: chương trình ẩn giấu trong các tệp tin có vẻ vô hại, không có khả năng tự lây nhiễm Sự phân biệt các loại này là không rõ ràng. Trong bài giảng sử dụng thuật ngữ quen thuộc là “virus” 4 3 4 3Các hành vi gây hại • Phá hủy dữ liệu, phần cứng • Nghe trộm hoạt động của người dùng trên các thiết bị vào ra(Keylogging) • Đánh cắp thông tin (spyware) • Mã hóa dữ liệu (ransomware) • Đánh cắp tài nguyên tính toán (coinminer) • Tạo cửa hậu (backdoor) để kẻ tấn công xâm nhập và điều khiển • Che giấu hoạt động(rootkit) • Thực hiện các hành vi tấn công Các hành vi này có thể được thực hiện ngay hoặc đợi điều kiện nào đó (time bomb, logic bomb) 5 Các con đường lây nhiễm • Email • Ứng dụng truyền thông điệp (Instant messaging) • Các thiết bị lưu trữ di động • Chương trình giả mạo • Tiện ích chia sẻ file trong mạng LAN • Phần mềm bẻ khóa bản quyền • Chương trình chia sẻ file • Lỗ hổng phần mềm • 6 5 6 4Một kịch bản phát tán và lây nhiễm 7 Malware Server 1. Upoad malware lên Server 2. Gửi email cho nạn nhân 3. Nạn nhân click vào đường dẫn 4. Kết nối tới Malware Server 5. Download 6. Nạn nhân kích hoạt Kịch bản khác • Sử dụng các công cụ khai thác lỗ hổng 8 Website vô hại Web Server 2. Chuyển hướng kết nối 3. Do thám và thu thập thông tin máy trạm nạn nhân 4. Phát hiện lỗ hổng ATBM 5. Khai thác lỗ hổng 1. Truy cập website vô hại 7 8 5Cách thức hoạt động của virus • Virus thông thường có 3 đoạn mã: Đoạn mã lây nhiễm: cho phép virus tự sao chép bản thân nó và lây nhiễm từ chương trình này sang chương trình khác Đoạn mã kích hoạt: Là các sự kiện hoặc điều kiện xác định khi nào hoạt động chính sẽ được kích hoạt Đoạn mã hoạt động: phần thực hiện các hành động phá hoại của virus • Virus được mô tả với 2 đặc trưng: Cách thức lây nhiễm Các hành vi phá hoại 9 Cơ chế tiêm nhiễm 10 Trước khi nhiễm Sau khi nhiễm • Nguyên tắc cơ bản: Virus thay thế lệnh đầu tiên của file bị nhiễm (.exe) bằng một lệnh JUMP tới đoạn mã thực thi của virus. Kết thúc đoạn mã thực thi của virus là lệnh JUMP khác để nhảy tới lệnh đầu tiên của chương trình ban đầu 9 10 62. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN Cuộc đua giữa phát hiện và lẩn tránh 11 Phát hiện virus • Phương pháp phổ biến: Phát hiện dựa trên đặc trưng Thu thập các mẫu virus và xây dựng CSDL đặc trưng về các virus. Thông thường là các đoạn mã lây nhiễm ở đầu file Phát hiện: So sánh các byte trên file với những mẫu virus đã có • Nếu là tin tặc, bạn sẽ làm gì? 12 11 12 7Cách thức lẩn tránh • Làm cho đặc trưng trở nên khó tìm kiếm hơn 13 Original program Original programVirus Original program Original program Nối thêm Bao quanh jmp jmp Chèn giữa Polymorphic virus – Virus đa hình • Thay đổi mã nguồn một cách ngẫu nhiên 14 Original programVirus Encrypted virus code D e cr yp te r K e y Virus code D e cr yp te r K e y decrypt jmp 13 14 8Polymorphic virus – Lây nhiễm • Thay đổi khóa và mã hóa lại mã nguồn 15 Encrypted virus code D e c ry p te r K e y Virus code D e c ry p te r K e y jmp E n c ry p te r Encrypted virus code D e cr yp te r K e y2 decrypt Change key and encrypt Polymophic virus – Phát hiện • Ý tưởng 1: Sử dụng đặc trưng “hẹp” để phát hiện trình giải mã decrypter Số byte mã nguồn cần so sánh ít hơn  dễ phát hiện nhầm Tin tặc có thể nhanh chóng thay đổi trình giải mã • Ý tưởng 2: Thực thi để phát hiện sự có mặt của đặc trưng trên mã nguồn đã giải mã Vấn đề: Thực thi đến thời điểm nào thì so sánh đặc trưng? • Làm thế nào để lẩn tránh chương trình phát hiện virus? 16 15 16 9Metamorphic Virus T-1000 in Terminator 2 17 Metamorphic Virus • Virus siêu đa hình: sử dụng đoạn mã đặc biệt (metamorphic code) để tự thay đổi mã nguồn về mặt ngữ nghĩa khi thực thi  Không thay đổi ngữ nghĩa ở mức cao hơn (vẫn giữ nguyên các chức năng, tính năng) • Một số kỹ thuật thực hiện: Tạo ra các đoạn mã dư thừa ngẫu nhiên Thay đổi các thanh ghi Thay đổi trình tự trong biểu thức điều kiện Thay đổi trình tự các câu lệnh xử lý không có ràng buộc với nhau Thay thế các thuật toán 18 17 18 10 Win95/Regswap(1998) 19 Win32/Evol(2000) 20 19 20 11 Zperm.A(2000) 21 Phát hiện virus siêu đa hình • Phát hiện dựa trên hành vi (Behavior-based detection) 22 Phân tích động • Thực thi mã độc trên môi trường Sandbox và quan sát hoạt động của mã độc • Ưu điểm: thời gian phân tích nhanh, có thể xác định ngay cách thức hoạt động của virus • Nhược điểm: yêu cầu môi trường an toàn để phân tích, không xác định được hết tất cả các hành vi Phân tích tĩnh • Sử dụng kỹ thuật dịch ngược để phân tích mã thực thi • Ưu điểm: không cần kích hoạt mã độc, xác định được tất cả các cơ chế hoạt động, hành vi của mã độc • Hạn chế: phức tạp, đòi hỏi trình độ nhân lực cao hơn, mất nhiều thời gian 21 22 12 Quy trình phân tích Tạo môi trường Sandbox để phân tích • Bước 1: Tạo các máy ảo(Virtualbox, Hyper-V, ) và các môi trường ảo hóa khác nếu cần(mạng, CSDL) • Bước 2: Cài đặt hệ điều hành trên máy ảo • Bước 3: Tắt hoặc hạn chế hoạt động của cạc mạng trên máy ảo để cách ly với môi trường thực • Bước 4: Tắt các chức năng chia sẻ file, thư mục • Bước 5: Chuyển mã độc vào môi trường phân tích 23 Môi trường phân tích phải cách ly hoàn toàn với môi trường làm việc và được giám sát đầy đủ Quy trình phân tích Phân tích tĩnh • Bước 1: Dịch ngược mã nguồn • Bước 2: Thu thập thông tin: Giá trị các xâu ký tự: sử dụng công cụ BinText Các kỹ thuật đóng gói, nén, mã hóa của virus và thực hiện các thao tác giải nén, giải mã cần thiết: sử dụng công cụ UPX Phân tích động • Bước 3: Thiết lập kết nối mạng(vật lý) cho môi trường phân tích. Lưu ý, giám sát chặt chẽ và không kết nối với mạng tác nghiệp của tổ chức • Bước 4: Kích hoạt virus và thu thập thông tin tiến trình thực thi của virus, thông tin hệ thống khi virus hoạt động. Sử dụng các công cụ Process Monitor và Process Explorer 24 23 24 13 Quy trình phân tích • Bước 5: Ghi nhận các kết nối mạng(logic) mà virus tạo ra. Bắt và phân tích lưu lượng phát sinh trên các kết nối này. Các công cụ có thể sử dụng: Wireshark, tcpdump, NetResistent, TCPView • Bước 6: Xác định các tệp tin mới, tiến trình mới được tạo ra, sự thay đổi các giá trị registry trên hệ thống (sử dụng RegShot) • Bước 7: Phân tích mã thực thi trên RAM, sử dụng công cụ OllyDbg, ProcDump 25 Lẩn tránh • Chống phân tích tĩnh: Tạo ra các đoạn mã phức tạp để che giấu hoạt động thực sự • Chống phân tích động: Phát hiện môi trường thực thi để thay đổi hành vi Tạo ra các hành động khiến quá trình thực thi kéo dài • Ứng phó của phần mềm anti-virus: Tìm kiếm và bỏ qua các đoạn mã/hành vi vô nghĩa Mô hình hóa các hành vi chung • Tiếp tục  Cuộc đua giữa tin tặc và phần mềm AV mà tin tặc thường bước đi trước(Tại sao?) 26 25 26 14 Rootkit/Stealth Virus • Có khả năng ẩn mình trước các phần mềm phát hiện virus. • Cơ chế chung: sử dụng kỹ thuật hook để chặn các sự kiện và can thiệp vào quá trình xử lý sự kiện • User-level rootkit: hook vào hàm thư viện Dễ bị phát hiện • Kernel-level rootkit: hook vào các hàm thực thi lời gọi hệ thống, hàm xử lý ngắt, driver điều khiển thiết bị, firmware của thiết bị Khó bị phát hiện • Virtualization-based rootkit: ẩn mình trong môi trường ảo hóa  gần như không thể bị phát hiện 27 Phát hiện và phòng chống rootkit • Phát hiện dựa trên hành vi Phát hiện các hành vi hook Sự biến đổi của số lượng, tần suất và thứ tự thực hiện các lời gọi hệ thống • Kiểm tra toàn vẹn tập tin hệ thống • Phát hiện dựa trên sự sai khác với hệ thống tham chiếu 28 27 28 15 3. TROJAN 29 Thiệt hại tài chính do Trojan 30 The state of financial Trojans 2014, Symantec 29 30 16 Cách thức tạo và phát tán • Bước 1: Viết mã nguồn của Trojan • Bước 2: Tạo gói cài đặt chưa Trojan • Bước 3: Mã hóa che giấu để ẩn tránh chương trình AV • Bước 4: Bao gói Trojan trong một phần mềm tiện ích Tất cả các bước trên có thể thực hiện bằng công cụ • Bước 5: Phát tán trên mạng • Bước 6: Nhiễm và kích hoạt trên máy nạn nhân 31 Office 2010 Toolkit TrojanDownloader :Win32/Agent Office 2010 Toolkit.exe Bao gói Một số loại Trojan • Defacement Trojan: giao diện chương trình bao gói giống với các phần mềm quen thuộc • Bonet Trojan: biến máy tính nạn nhân thành phần tử trong mạng lưới bị điều khiển bởi tin tặc để tấn công mạng • Proxy Server Trojan: cho phép tin tặc sử dụng máy tính nạn nhân như một proxy để kết nối Internet • FTP Trojan: lén lút cài đặt dịch vụ FTP trên máy nạn nhân, cho phép tin tặc đánh cắp file, thư mục bất kỳ • Remote Access Trojan: cho phép tin tặc điều khiển máy tính nạn nhân từ xa • ICMP Trojan: cho phép tin tặc đánh cắp dữ liệu và ngụy trang dưới dạng các thông điệp ICMP 32 31 32 17 Phòng chống và giảm thiểu • Tránh mở các file đính kèm từ các email không rõ nguồn gốc • Sử dụng firewall chặn tất cả các cổng dịch vụ không cần thiết • Tránh nhận các file từ ứng dụng tin nhắn • Gia cố hệ thống, tắt các chức năng không cần thiết trên máy tính • Kiểm soát lưu lượng nội bộ • Không tải và thực thi các file ứng dụng từ nguồn lạ • Cập nhật các bản vá bảo mật 33 Phòng chống và giảm thiểu • Quét, rà soát virus trên các thiết bị nhớ lưu động(USB drive, CD/DVD, thẻ nhớ, thiết bị di động,) khi kết nối với máy tính • Phân quyền người dùng • Sử dụng phần mềm bản quyền. Không dùng các công cụ bẻ khóa, cung cấp mã bản quyền • Cài đặt phần mềm diệt virus • Xây dựng chính sách và đào tạo người dùng 34 33 34