Skaitmeninė kriminalistika: atminties išklotinės analizės įvaldymas

Nuolat besikeičiančioje kibernetinio saugumo srityje skaitmeninė kriminalistika atlieka lemiamą vaidmenį tiriant incidentus, nustatant grėsmes ir atkuriant vertingus įrodymus. Tarp įvairių kriminalistikos metodų atminties išklotinės analizė išsiskiria kaip galingas būdas gauti realaus laiko informaciją iš sistemos laikinosios atminties (RAM). Šiame vadove pateikiama išsami atminties išklotinės analizės apžvalga, apimanti jos svarbą, metodus, įrankius ir gerąsias praktikas.

Kas yra atminties išklotinė?

Atminties išklotinė (angl. memory dump), dar vadinama RAM išklotine arba atminties atvaizdu, yra kompiuterio RAM turinio momentinė nuotrauka konkrečiu laiko momentu. Joje fiksuojama veikiančių procesų, įkeltų bibliotekų, tinklo jungčių, branduolio struktūrų ir kitų svarbių sistemos duomenų būsena. Skirtingai nuo disko atvaizdų, kurie išsaugo duomenis nuolatinėje atmintyje, atminties išklotinės suteikia aktyvios sistemos būsenos vaizdą, todėl yra neįkainojamos reaguojant į incidentus ir analizuojant kenkėjišką programinę įrangą.

Kodėl atminties išklotinės analizė yra svarbi?

Atminties išklotinės analizė skaitmeninėje kriminalistikoje suteikia keletą esminių pranašumų:

• Realaus laiko duomenys: Fiksuoja sistemos būseną incidento metu, suteikdama įžvalgų apie veikiančius procesus, tinklo jungtis ir įkeltus modulius.
• Kenkėjiškos programinės įrangos aptikimas: Atskleidžia paslėptą kenkėjišką programinę įrangą, „rootkit“ tipo virusus ir kitą kenkėjišką kodą, kurio gali neaptikti tradicinės antivirusinės programos.
• Reagavimas į incidentus: Padeda nustatyti pagrindinę saugumo incidentų priežastį, suprasti užpuoliko metodus ir įvertinti pažeidimo mastą.
• Įrodymų atkūrimas: Atkuria jautrius duomenis, tokius kaip slaptažodžiai, šifravimo raktai ir konfidencialūs dokumentai, kurie gali būti saugomi atmintyje.
• Laikinumas: Atmintis yra laikina; duomenys dingsta nutrūkus elektros tiekimui. Atminties išklotinė užfiksuoja įrodymus, kol jie dar nedingo.

Įsivaizduokite scenarijų, kai įmonė patiria išpirkos reikalaujančios programinės įrangos ataką. Nors disko kriminalistika gali padėti nustatyti užšifruotus failus, atminties išklotinės analizė gali atskleisti išpirkos reikalaujančios programinės įrangos procesą, jos valdymo ir kontrolės serverį ir galbūt šifravimo raktą, naudotą duomenims užrakinti. Ši informacija gali būti lemiama incidento sulaikymui, pašalinimui ir atstatymui.

Atminties išklotinės gavimas

Pirmasis žingsnis atliekant atminties išklotinės analizę yra atminties atvaizdo gavimas iš tikslinės sistemos. Tam yra prieinami keli įrankiai ir metodai, kurių kiekvienas turi savų privalumų ir trūkumų.

Atminties gavimo įrankiai

• FTK Imager: Populiarus kriminalistinio atvaizdo kūrimo įrankis, galintis gauti atminties išklotines iš veikiančių sistemų. Jis palaiko įvairius gavimo formatus, įskaitant RAW (DD) ir EnCase (E01). FTK Imager plačiai naudojamas tiek įmonių, tiek teisėsaugos aplinkoje.
• Volatility Foundation's vmware-memdump: Specialiai sukurtas atminties gavimui iš virtualių mašinų, veikiančių VMware aplinkoje. Jis naudoja VMware API, kad sukurtų nuoseklų ir patikimą atminties atvaizdą.
• Belkasoft RAM Capturer: Komercinis įrankis, kuris fiksuoja atmintį tiek iš fizinių, tiek iš virtualių mašinų. Jis siūlo pažangias funkcijas, tokias kaip atminties glaudinimas ir šifravimas.
• DumpIt: Nemokamas komandinės eilutės įrankis atminties išklotinių gavimui Windows sistemose. Jis yra lengvas ir nešiojamas, todėl tinka reagavimo į incidentus scenarijams.
• LiME (Linux Memory Extractor): Atvirojo kodo įrankis atminties išklotinių gavimui Linux sistemose. Tai yra įkeliamas branduolio modulis (LKM), kuris fiksuoja fizinės atminties atvaizdą tiesiai iš branduolio.
• Magnet RAM Capture: Nemokamas įrankis iš Magnet Forensics, palaikantis atminties gavimą iš įvairių Windows versijų.
• Windows Sysinternals Process Explorer: Nors tai pirmiausia procesų stebėjimo įrankis, Process Explorer taip pat gali sukurti konkretaus proceso atminties išklotinę. Tai gali būti naudinga analizuojant kenkėjišką programinę įrangą ar kitas įtartinas programas.

Atminties gavimo metodai

• Gyvas gavimas: Atminties fiksavimas iš veikiančios sistemos. Šis metodas idealiai tinka laikiniems duomenims, tačiau gali pakeisti sistemos būseną.
• Užmigdymo failo analizė: Užmigdymo failo (hiberfil.sys) analizė Windows sistemose. Šiame faile yra suglaudintas sistemos atminties atvaizdas užmigdymo metu.
• Avarijos išklotinės analizė: Avarijos išklotinių failų (pvz., .dmp failų Windows) analizė, sukuriamų sistemai sutrikus. Šiuose failuose yra dalinis atminties atvaizdas ir jie gali suteikti vertingų įžvalgų apie avarijos priežastį.
• Virtualios mašinos momentinė nuotrauka: Virtualios mašinos atminties momentinės nuotraukos sukūrimas. Tai neįkyrus metodas, kuris išsaugo sistemos būseną, nekeisdamas veikiančios aplinkos.

Gerosios atminties gavimo praktikos

• Minimizuokite sistemos pakeitimus: Naudokite įrankius ir metodus, kurie kuo mažiau keičia tikslinę sistemą. Venkite diegti programinę įrangą ar paleisti nereikalingus procesus.
• Patikrinkite atvaizdo vientisumą: Apskaičiuokite atminties atvaizdo MD5 arba SHA-256 maišos kodą, kad užtikrintumėte jo vientisumą. Tai padeda aptikti bet kokį klastojimą ar sugadinimą gavimo proceso metu.
• Išlaikykite įrodymų grandinę: Dokumentuokite gavimo procesą, įskaitant datą, laiką, vietą ir susijusius asmenis. Tai užtikrina atminties atvaizdo priimtinumą kaip įrodymą teisiniuose procesuose.
• Atsižvelkite į antikriminalistinius metodus: Žinokite, kad užpuolikai gali naudoti antikriminalistinius metodus, kad apsunkintų atminties gavimą ir analizę. Tai apima atminties valymą, procesų slėpimą ir branduolio lygio „rootkit“ tipo virusus.

Atminties išklotinės analizė

Gavus atminties išklotinę, kitas žingsnis yra išanalizuoti jos turinį naudojant specializuotus kriminalistikos įrankius. Tikslas yra išgauti svarbią informaciją, nustatyti kenkėjišką veiklą ir atkurti įvykius, lėmusius incidentą.

Atminties išklotinės analizės įrankiai

• Volatility Framework: Atvirojo kodo atminties kriminalistikos sistema, parašyta Python kalba. Ji palaiko platų operacinių sistemų ir atminties išklotinių formatų spektrą. Volatility yra pramonės standartas atminties išklotinių analizei ir siūlo didžiulę įskiepių kolekciją įvairioms užduotims.
• Rekall: Volatility Framework atšaka, kuri suteikia patobulintas funkcijas ir našumo pagerinimus. Ji palaiko scenarijų rašymą, automatizavimą ir integravimą su kitais kriminalistikos įrankiais.
• Windows Debugging Tools (WinDbg): Galingas Microsoft derinimo įrankis, kurį galima naudoti atminties išklotinių analizei Windows sistemose. Jis leidžia tikrinti procesus, gijas, modulius ir branduolio struktūras.
• IDA Pro: Komercinis dezasembleris ir derintuvas, palaikantis atminties išklotinių analizę. Jis siūlo pažangias funkcijas, tokias kaip kodo dekompiliavimas, funkcijų sekimas ir kryžminės nuorodos.
• Memoryze: Nemokamas atminties analizės įrankis iš Mandiant (dabar Google Cloud's Mandiant dalis). Jis suteikia patogią vartotojo sąsają ir automatizuotas analizės galimybes.

Atminties analizės metodai

• Profilio aptikimas: Tikslinės sistemos operacinės sistemos, pataisų paketo ir architektūros nustatymas. Tai labai svarbu norint pasirinkti teisingą Volatility profilį arba WinDbg simbolius. Volatility naudoja profilius, kad suprastų atminties atvaizde esančios OS duomenų struktūras.
• Procesų sąrašo sudarymas: Sistemoje veikiančių procesų išvardijimas. Tai padeda nustatyti įtartinus ar nežinomus procesus, kurie gali būti susiję su kenkėjiška programine įranga.
• Tinklo jungčių analizė: Aktyvių tinklo jungčių sistemoje tyrimas. Tai gali atskleisti ryšį su valdymo ir kontrolės serveriais ar kitais kenkėjiškais šeimininkais.
• Modulių analizė: Kiekviename procese įkeltų modulių ir bibliotekų nustatymas. Tai padeda aptikti įterptą kodą ar kenkėjiškas DLL.
• Registro analizė: Registro raktų ir verčių išgavimas bei analizė iš atminties. Tai gali atskleisti paleisties programas, vartotojų paskyras ir kitas sistemos konfigūracijas.
• Kodo įterpimo aptikimas: Įterpto kodo ar apvalkalo kodo (shellcode) nustatymas proceso atmintyje. Tai dažnas metodas, kurį naudoja kenkėjiška programinė įranga, siekdama paslėpti savo buvimą ir vykdyti kenkėjiškas komandas.
• „Rootkit“ aptikimas: „Rootkit“ tipo virusų ar kitos branduolio lygio kenkėjiškos programinės įrangos, kuri gali slėpti procesus, failus ar tinklo jungtis, nustatymas.
• Prisijungimo duomenų išgavimas: Vartotojų vardų, slaptažodžių ir kitų prisijungimo duomenų išgavimas iš atminties. Tai galima pasiekti ieškant konkrečių šablonų arba naudojant specializuotus įrankius.
• Failų išrinkimas (Carving): Ištrintų failų ar failų fragmentų atkūrimas iš atminties. Tai gali atskleisti jautrius duomenis, kuriuos užpuolikas galėjo ištrinti.
• Laiko juostos analizė: Sistemoje įvykusių įvykių atkūrimas remiantis laiko žymėmis ir kitais kriminalistikos artefaktais, rastais atmintyje.

Pavyzdys: Volatility naudojimas atminties išklotinės analizei

Volatility Framework yra galingas įrankis atminties išklotinės analizei. Štai pavyzdys, kaip naudoti Volatility norint išvardyti veikiančius procesus Windows sistemoje:

vol.py -f memory_dump.raw imageinfo
vol.py -f memory_dump.raw --profile=Win7SP1x64 pslist

Komanda imageinfo nustato profilį. Įskiepis pslist išvardija veikiančius procesus. Parinktis -f nurodo atminties išklotinės failą, o parinktis --profile nurodo operacinės sistemos profilį. Galite pakeisti „Win7SP1x64“ tikruoju profiliu, kurį aptiko įskiepis „imageinfo“. Volatility suteikia daugybę kitų įskiepių tinklo jungčių, įkeltų modulių, registro raktų ir kitų kriminalistikos artefaktų analizei.

Pažangūs atminties analizės metodai

• YARA taisyklės: YARA taisyklių naudojimas atminties skenavimui ieškant konkrečių šablonų ar parašų. Tai gali padėti nustatyti kenkėjišką programinę įrangą, „rootkit“ tipo virusus ir kitą kenkėjišką kodą. YARA yra galingas šablonų atitikimo įrankis, dažnai naudojamas kenkėjiškos programinės įrangos analizėje ir grėsmių paieškoje.
• Kodo deobfuskacija: Atmintyje rasto užmaskuoto kodo deobfuskavimas arba iššifravimas. Tam reikalingi pažangūs atvirkštinės inžinerijos įgūdžiai ir specializuoti įrankiai.
• Branduolio derinimas: Branduolio derintuvo naudojimas sistemos branduolio struktūrų analizei ir „rootkit“ tipo virusų ar kitos branduolio lygio kenkėjiškos programinės įrangos nustatymui.
• Simbolinis vykdymas: Simbolinio vykdymo metodų naudojimas kodo elgsenai atmintyje analizuoti. Tai gali padėti nustatyti pažeidžiamumus ir suprasti kodo funkcionalumą.

Atvejų analizės ir pavyzdžiai

Panagrinėkime keletą atvejų analizių, kurios iliustruoja atminties išklotinės analizės galią:

1 atvejo analizė: bankinio trojano aptikimas

Finansų įstaiga patyrė virtinę apgaulingų operacijų. Tradicinės antivirusinės programos neaptiko jokios kenkėjiškos programinės įrangos paveiktose sistemose. Atminties išklotinės analizė atskleidė bankinį trojaną, kuris įterpdavo kenkėjišką kodą į interneto naršyklę ir vogdavo vartotojų prisijungimo duomenis. Trojanas naudojo pažangius užmaskavimo metodus, kad išvengtų aptikimo, tačiau jo buvimas buvo akivaizdus atminties išklotinėje. Išanalizavusi trojano kodą, saugumo komanda sugebėjo nustatyti valdymo ir kontrolės serverį ir įdiegti atsakomąsias priemones, kad išvengtų tolesnių atakų.

2 atvejo analizė: „Rootkit“ tipo viruso nustatymas

Vyriausybinė agentūra įtarė, kad jos sistemos buvo pažeistos „rootkit“ tipo viruso. Atminties išklotinės analizė atskleidė branduolio lygio „rootkit“, kuris slėpė procesus, failus ir tinklo jungtis. „Rootkit“ naudojo pažangius metodus sistemos iškvietimams perimti ir branduolio duomenų struktūroms manipuliuoti. Išanalizavusi „rootkit“ kodą, saugumo komanda sugebėjo nustatyti jo funkcionalumą ir sukurti šalinimo įrankį, kad jį pašalintų iš paveiktų sistemų.

3 atvejo analizė: išpirkos reikalaujančios programinės įrangos atakos analizė

Tarptautinė korporacija nukentėjo nuo išpirkos reikalaujančios programinės įrangos atakos, kuri užšifravo svarbius duomenis. Atminties išklotinės analizė atskleidė išpirkos reikalaujančios programinės įrangos procesą, jos valdymo ir kontrolės serverį ir šifravimo raktą, naudotą duomenims užrakinti. Ši informacija buvo lemiama incidento sulaikymui, pašalinimui ir atstatymui. Saugumo komanda sugebėjo panaudoti šifravimo raktą paveiktiems failams iššifruoti ir atkurti normalią sistemos būseną.

Iššūkiai atliekant atminties išklotinės analizę

Nepaisant savo galios, atminties išklotinės analizė kelia keletą iššūkių:

• Didelis atvaizdo dydis: Atminties išklotinės gali būti labai didelės, ypač sistemose su daug RAM. Dėl to analizė gali užtrukti ilgai ir reikalauti daug resursų.
• Laikini duomenys: Atmintis yra laikina, o tai reiškia, kad duomenys gali greitai keistis. Tam reikalinga kruopšti analizė, siekiant užtikrinti išvadų tikslumą ir patikimumą.
• Antikriminalistiniai metodai: Užpuolikai gali naudoti antikriminalistinius metodus, kad apsunkintų atminties analizę. Tai apima atminties valymą, procesų slėpimą ir branduolio lygio „rootkit“ tipo virusus.
• Branduolio lygio sudėtingumas: Branduolio duomenų struktūrų ir operacinės sistemos vidinių procesų supratimas reikalauja specializuotų žinių ir patirties.
• Profilio suderinamumas: Būtina užtikrinti, kad atminties atvaizdui būtų naudojamas teisingas Volatility profilis. Neteisingi profiliai lems netikslią arba nesėkmingą analizę.

Gerosios atminties išklotinės analizės praktikos

Norėdami įveikti šiuos iššūkius ir maksimaliai padidinti atminties išklotinės analizės efektyvumą, laikykitės šių gerųjų praktikų:

• Naudokite nuoseklią metodiką: Sukurkite standartizuotą atminties išklotinės analizės metodiką. Tai užtikrina, kad visi svarbūs artefaktai bus ištirti ir kad analizė bus atliekama nuosekliai.
• Būkite atnaujinę žinias: Nuolat atnaujinkite savo kriminalistikos įrankius ir žinias. Nuolat atsiranda naujų kenkėjiškų programų ir atakų metodų, todėl svarbu būti informuotiems apie naujausias grėsmes.
• Automatizuokite analizę: Automatizuokite pasikartojančias užduotis naudodami scenarijus ir kitus automatizavimo metodus. Tai gali sutaupyti laiko ir sumažinti žmogiškosios klaidos riziką.
• Bendradarbiaukite su ekspertais: Bendradarbiaukite su kitais kriminalistikos ekspertais ir dalinkitės žiniomis bei ištekliais. Tai gali padėti įveikti techninius iššūkius ir pagerinti bendrą analizės kokybę.
• Dokumentuokite savo išvadas: Aiškiai ir glaustai dokumentuokite savo išvadas. Tai padeda perteikti analizės rezultatus suinteresuotosioms šalims ir suteikia tyrimo įrašą.
• Patvirtinkite savo rezultatus: Patvirtinkite savo rezultatus, lygindami juos su kitais įrodymų šaltiniais. Tai padeda užtikrinti išvadų tikslumą ir patikimumą.
• Įgyvendinkite mokymus: Investuokite į specializuotas mokymo programas incidentų valdytojams ir kriminalistikos analitikams. Šios programos gali padėti išsiugdyti įgūdžius ir žinias, reikalingas efektyviai analizuoti atminties išklotines ir nustatyti grėsmes.

Atminties išklotinės analizės ateitis

Atminties išklotinės analizė yra besivystanti sritis, kurią skatina technologijų pažanga ir nuolat kintanti grėsmių aplinka. Kai kurios besiformuojančios atminties išklotinės analizės tendencijos apima:

• Debesijos kriminalistika: Atminties išklotinių iš debesijos sistemų analizė. Tam reikalingi specializuoti įrankiai ir metodai, skirti valdyti paskirstytą ir dinamišką debesijos aplinkų pobūdį.
• Mobiliųjų įrenginių kriminalistika: Atminties išklotinių iš mobiliųjų įrenginių analizė. Tai kelia unikalių iššūkių dėl mobiliųjų operacinių sistemų ir aparatinės įrangos platformų įvairovės.
• Daiktų interneto (IoT) kriminalistika: Atminties išklotinių iš Daiktų interneto (IoT) įrenginių analizė. Tam reikalingos specializuotos žinios apie įterptąsias sistemas ir realaus laiko operacines sistemas.
• Dirbtinis intelektas (DI): DI ir mašininio mokymosi naudojimas automatizuojant atminties išklotinės analizę. Tai gali padėti nustatyti anomalijas, aptikti kenkėjišką programinę įrangą ir pagreitinti tyrimo procesą.
• Patobulinti antikriminalistiniai metodai: Tobulėjant atminties analizės metodams, užpuolikai tikriausiai kurs sudėtingesnius antikriminalistinius metodus, kad išvengtų aptikimo. Tai pareikalaus nuolatinių inovacijų ir prisitaikymo atminties kriminalistikos srityje.

Išvada

Atminties išklotinės analizė yra kritiškai svarbus įgūdis skaitmeninės kriminalistikos tyrėjams ir incidentų valdytojams. Įvaldę šiame vadove aprašytus metodus, įrankius ir gerąsias praktikas, galėsite efektyviai analizuoti atminties išklotines, nustatyti grėsmes ir atkurti vertingus įrodymus. Grėsmių aplinkai toliau vystantis, atminties išklotinės analizė išliks esminiu išsamios kibernetinio saugumo strategijos komponentu.

Šis išsamus vadovas yra jūsų kelionės į atminties kriminalistikos pasaulį pradžios taškas. Nepamirškite nuolat mokytis, eksperimentuoti ir dalintis savo žiniomis su bendruomene. Kuo daugiau bendradarbiausime, tuo geriau būsime pasirengę apsiginti nuo kibernetinių grėsmių.