Kenksmingos programinės įrangos analizė: išsami atvirkštinės inžinerijos metodų apžvalga

Šiandieninėje tarpusavyje susijusioje skaitmeninėje erdvėje didelė grėsmė yra kenkėjiška programinė įranga. Supratimas, kaip veikia kenkėjiška programinė įranga, yra labai svarbus kibernetinio saugumo specialistams, tyrėjams ir visiems, norintiems apsaugoti save ir savo organizacijas. Šiame išsamiame vadove gilinamasi į kenkėjiškos programinės įrangos analizės ir atvirkštinės inžinerijos pasaulį, pateikiant išsamią pagrindinių metodų, įrankių ir metodikų apžvalgą. Mes išnagrinėsime, kaip veikia kenkėjiška programinė įranga ir kaip ją išanalizuoti, siekdami suprasti, sušvelninti ir užkirsti kelią būsimiems išpuoliams.

Kas yra kenkėjiškos programinės įrangos analizė ir kodėl ji svarbi?

Kenkėjiškos programinės įrangos analizė yra kenksmingos programinės įrangos tyrimo procesas, siekiant suprasti jos elgesį, paskirtį ir galimą poveikį. Tai apima metodišką tyrimą, siekiant nustatyti kenkėjiškos programinės įrangos galimybes, komunikacijos modelius ir užkrėtimo metodus. Šios žinios yra labai svarbios:

• Reagavimas į incidentus: Greitas kenkėjiškos programinės įrangos infekcijų nustatymas ir suvaldymas.
• Grėsmių žvalgyba: Informacijos rinkimas apie grėsmių vykdytojus, jų taktiką ir jų taikinius.
• Pažeidžiamumo įvertinimas: Pažeidžiamumų, kuriuos išnaudoja kenkėjiška programinė įranga, poveikio nustatymas.
• Kenkėjiškos programinės įrangos pašalinimas: Efektyvių strategijų, skirtų pašalinti kenkėjišką programinę įrangą ir užkirsti kelią pakartotinei infekcijai, kūrimas.
• Parašo kūrimas: Parašų kūrimas siekiant aptikti ir blokuoti būsimas panašios kenkėjiškos programinės įrangos infekcijas.

Kenkėjiškos programinės įrangos analizės svarba neapsiriboja vien tik viruso pašalinimu. Ji suteikia vertingos informacijos apie nuolat besikeičiančią grėsmių aplinką, leidžiančią saugumo specialistams aktyviai gintis nuo kylančių grėsmių. Dėl pasaulinio kibernetinių atakų pobūdžio būtinas visuotinis kenkėjiškos programinės įrangos tendencijų ir gynybos strategijų supratimas.

Pagrindiniai atvirkštinės inžinerijos metodai

Atvirkštinė inžinerija yra kenkėjiškos programinės įrangos analizės pagrindas. Tai yra programinės įrangos (šiuo atveju kenkėjiškos programinės įrangos) išardymo procesas, siekiant suprasti jos vidinį veikimą. Tai apima keletą pagrindinių metodų:

1. Statinė analizė

Statinė analizė tiria kenkėjišką programinę įrangą jos nevykdant. Tai apima kenkėjiškos programinės įrangos kodo, išteklių ir konfigūracijos analizę, siekiant gauti įžvalgų apie jos funkcionalumą. Tai gali būti gana saugus ir efektyvus būdas pradėti tyrimą. Statinė analizė labai priklauso nuo įvairių įrankių ir metodų, įskaitant:

• Išardymas: Kenkėjiškos programinės įrangos dvejetainio kodo konvertavimas į asemblerio kalbą, kuri yra labiau įskaitoma žmogui, leidžiant analitikams matyti pagrindines programos vykdomas instrukcijas. Populiarūs išardytojai yra IDA Pro, Ghidra (nemokama ir atvirojo kodo parinktis iš NSA) ir Hopper.
• Dekomiliavimas: Asemblerio kodo konvertavimas į aukštesnio lygio kalbą (pvz., C, C++). Nors ir ne visada tobulas, dekompiliatoriai suteikia lengviau pasiekiamą kodo logikos vaizdą. Pavyzdžiai apima IDA Pro su savo dekompiliatoriumi ir Ghidra dekompiliatorių.
• Eilučių išgavimas: Žmogaus skaitomų eilučių, įterptų į kenkėjiškos programinės įrangos kodą, nustatymas ir išgavimas. Šios eilutės dažnai atskleidžia vertingos informacijos, tokios kaip API iškvietimai, failų keliai, URL ir klaidų pranešimai. Įrankiai, tokie kaip eilutės (komandinės eilutės įrankis, pasiekiamas daugumoje Linux sistemų) arba specializuoti kenkėjiškos programinės įrangos analizės įrankiai, gali atlikti šią užduotį.
• Išteklių išgavimas: Įterptų išteklių, tokių kaip piktogramos, vaizdai ir konfigūracijos failai, nustatymas ir išgavimas. Tai padeda suprasti kenkėjiškos programinės įrangos vaizdinius komponentus ir veiklos nustatymus. Tam naudojami tokie įrankiai kaip Resource Hacker sistemoje Windows arba specializuoti analizės įrankiai.
• PE (Portable Executable) analizė: PE failo formato (įprastas Windows sistemoje) analizė, siekiant išgauti informaciją, tokią kaip importai, eksportai, skyriai ir kiti metaduomenys. Tai suteikia užuominų apie kenkėjiškos programinės įrangos elgesį ir priklausomybes. PE failų analizei naudojami tokie įrankiai kaip PE Explorer, PEview ir CFF Explorer.
• Maiša: Kenkėjiškos programinės įrangos failo maišos reikšmių (pvz., MD5, SHA-256) apskaičiavimas. Šios maišos naudojamos žinomiems kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdžiams identifikuoti ir kenkėjiškos programinės įrangos variantams sekti. Internetinės paslaugos, tokios kaip VirusTotal, leidžia lengvai ieškoti failų maišos.

Pavyzdys: Įsivaizduokite kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdį, kuriame yra eilutė „C:\\Users\\Public\\malware.exe“. Statinė analizė atskleistų šį failo kelią, kuris potencialiai rodo, kur kenkėjiška programinė įranga ketina įdiegti save. Tai suteikia užuominų apie kenkėjiškos programinės įrangos ketinimus.

2. Dinaminė analizė

Dinaminė analizė apima kenkėjiškos programinės įrangos paleidimą kontroliuojamoje aplinkoje (pvz., smėlio dėžėje arba virtualioje mašinoje) ir jos elgesio stebėjimą. Tai yra labai svarbus žingsnis norint suprasti kenkėjiškos programinės įrangos vykdymo veiksmus. Pagrindiniai metodai apima:

• Smėlio dėžė: Kenkėjiškos programinės įrangos paleidimas smėlio dėžės aplinkoje, kuri atskiria kenkėjišką programinę įrangą nuo pagrindinės sistemos. Tai leidžia analitikams stebėti kenkėjiškos programinės įrangos elgesį nerizikuojant užkrėtimu. Plačiai naudojami smėlio dėžės sprendimai, tokie kaip Cuckoo Sandbox.
• Procesų stebėjimas: Procesų, gijų ir tinklo jungčių kūrimo, modifikavimo ir nutraukimo stebėjimas. Tai suteikia įžvalgų apie kenkėjiškos programinės įrangos veiklą. Sysinternals Process Monitor yra vertingas įrankis tam.
• Tinklo srauto analizė: Kenkėjiškos programinės įrangos generuojamo tinklo srauto fiksavimas ir analizė. Tai atskleidžia kenkėjiškos programinės įrangos komunikacijos modelius, įskaitant domenus, su kuriais ji susisiekia, ir duomenis, kuriuos ji siunčia ir gauna. Tokie įrankiai kaip Wireshark yra būtini tinklo srauto analizei.
• Registro stebėjimas: Windows registro pakeitimų stebėjimas. Kenkėjiška programinė įranga dažnai naudoja registrą, kad išliktų sistemoje, saugotų konfigūracijos duomenis ir vykdytų save automatiškai. Registro stebėjimui galima naudoti tokius įrankius kaip Regshot ir Process Monitor.
• Failų sistemos stebėjimas: Failų ir katalogų, sukurtų, modifikuotų ir ištrintų kenkėjiškos programinės įrangos, stebėjimas. Tai atskleidžia kenkėjiškos programinės įrangos su failais susijusią veiklą, pvz., jos platinimo mechanizmus. Failų sistemos stebėjimui naudingi tokie įrankiai kaip Process Monitor.
• Derinimas: Derintuvų (pvz., x64dbg, OllyDbg) naudojimas, norint žingsnis po žingsnio pereiti per kenkėjiškos programinės įrangos kodą, ištirti jos atmintį ir suprasti jos vykdymo srautą. Tai yra pažangus metodas, suteikiantis smulkų analizės proceso valdymą.

Pavyzdys: Vykdant kenkėjišką programinę įrangą smėlio dėžėje, dinaminė analizė gali atskleisti, kad ji sukuria suplanuotą užduotį, kad paleistų save tam tikru metu. Ši įžvalga yra labai svarbi norint suprasti kenkėjiškos programinės įrangos išlikimo mechanizmą.

Pagrindiniai kenkėjiškos programinės įrangos analizės įrankiai

Kenkėjiškos programinės įrangos analizė labai priklauso nuo specializuotų įrankių. Štai keletas dažniausiai naudojamų:

• Išardytojai: IDA Pro, Ghidra, x64dbg (taip pat derintuvas), Hopper
• Derintuvai: x64dbg, OllyDbg, GDB
• Dekomiliatoriai: IDA Pro (su dekompiliatoriumi), Ghidra (su dekompiliatoriumi)
• Smėlio dėžės aplinkos: Cuckoo Sandbox, Any.Run, Joe Sandbox
• Tinklo analizatoriai: Wireshark, Fiddler
• Procesų stebėjimo įrankiai: Process Monitor (Sysinternals)
• Šešioliktainiai redaktoriai: HxD, 010 Editor
• PE analizatoriai: PE Explorer, PEview, CFF Explorer
• Eilučių išgavimo įrankiai: strings (komandinė eilutė), strings.exe (Windows)
• Antivirusinės ir internetinės skenavimo paslaugos: VirusTotal

Darbas su pakuotojais ir užtemdymu

Kenkėjiškos programinės įrangos autoriai dažnai naudoja pakuotojus ir užtemdymo metodus, kad jų kodą būtų sunkiau analizuoti. Šiais metodais siekiama paslėpti tikrąjį kenkėjiškos programinės įrangos funkcionalumą ir išvengti aptikimo. Štai kaip susidoroti su šiais iššūkiais:

1. Pakuotojai

Pakuotojai suspaudžia arba užšifruoja kenkėjiškos programinės įrangos kodą ir išteklius. Kai kenkėjiška programinė įranga vykdoma, ji išsipakuoja atmintyje. Supakuotos kenkėjiškos programinės įrangos analizė apima:

• Pakuotojų identifikavimas: Tokie įrankiai kaip PEiD ir Detect It Easy (DiE) gali padėti nustatyti naudojamą pakuotoją.
• Išpakavimas: Specializuotų išpakavimo įrankių arba rankinio išpakavimo metodų naudojimas originaliam kodui atskleisti. Tai gali apimti kenkėjiškos programinės įrangos paleidimą derintuve, lūžio taškų nustatymą ir išpakuoto kodo iš atminties iškėlimą.
• Importo rekonstravimas: Kadangi pakuotojai dažnai užtemdo programos importus, gali prireikti rankinio arba automatinio importo rekonstravimo, kad būtų galima teisingai analizuoti originalios programos funkcijas.

Pavyzdys: UPX yra įprastas pakuotojas. Analitikas gali naudoti specialų UPX išpakavimo įrankį, kad automatiškai išpakuotų UPX supakuotą failą.

2. Užtemdymas

Užtemdymo metodai apsunkina kenkėjiškos programinės įrangos kodo supratimą nepakeičiant programos funkcionalumo. Dažni užtemdymo metodai apima:

• Kodo transformavimas: Kintamųjų pervardijimas, nereikalingo kodo įterpimas ir kodo pertvarkymas, kad būtų sunkiau sekti.
• Eilučių šifravimas: Eilučių šifravimas siekiant paslėpti slaptą informaciją.
• Valdymo srauto išlyginimas: Kodo valdymo srauto restruktūrizavimas, kad jis būtų sudėtingesnis.
• API funkcijų iškvietimų pakeitimas: Netiesioginių iškvietimų į API funkcijas naudojimas arba skirtingų API funkcijų su panašiu funkcionalumu naudojimas.

Deobfuscation dažnai reikalauja pažangesnių metodų, įskaitant:

• Rankinė analizė: Atidžiai ištirti kodą, kad suprastumėte naudojamus užtemdymo metodus.
• Scenarijų rašymas: Rašyti scenarijus (pvz., naudojant Python arba scenarijų kalbą, kurią palaiko išardytojas), kad automatizuotumėte deobfuscation užduotis.
• Automatiniai deobfuscation įrankiai: Naudoti įrankius, kurie automatizuoja tam tikrus deobfuscation veiksmus.

Pavyzdys: Kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdys gali naudoti XOR šifravimą eilutėms užtemdyti. Analitikas nustatytų XOR raktą ir tada iššifruotų eilutes.

Kenkėjiškos programinės įrangos analizė praktikoje: žingsnis po žingsnio metodas

Štai bendra kenkėjiškos programinės įrangos analizės darbo eiga:

1. Gauti kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdį: Įsigykite kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdį iš patikimo šaltinio arba saugios aplinkos.
2. Pradinis įvertinimas (pagrindinė statinė analizė):
   • Apskaičiuokite ir įrašykite failo maišą (MD5, SHA-256).
   • Patikrinkite failo tipą ir failo dydį.
   • Naudokite tokius įrankius kaip PEiD arba Detect It Easy (DiE), kad patikrintumėte, ar nėra pakuotojų.
   • Išgaukite eilutes naudodami tokius įrankius kaip strings, kad ieškotumėte įdomių užuominų.
3. Išplėstinė statinė analizė:
   • Išardykite failą (IDA Pro, Ghidra ir kt.).
   • Dekomiliavkite kodą (jei įmanoma).
   • Išanalizuokite kodą dėl kenkėjiško funkcionalumo.
   • Nustatykite API iškvietimus, failų operacijas, tinklo veiklą ir kitą įtartiną elgesį.
   • Išanalizuokite PE antraštes (importus, eksportus, išteklius), kad ieškotumėte priklausomybių ir informacijos.
4. Dinaminė analizė:
   • Sukurkite kontroliuojamą aplinką (smėlio dėžę arba virtualią mašiną).
   • Paleiskite kenkėjišką programinę įrangą.
   • Stebėkite proceso elgesį (Process Monitor).
   • Fiksuokite tinklo srautą (Wireshark).
   • Stebėkite registro ir failų sistemos pakeitimus.
   • Išanalizuokite kenkėjiškos programinės įrangos elgesį smėlio dėžėje, stebėdami jos veiksmus ir sukurtus artefaktus.
5. Ataskaitų teikimas ir dokumentacija:
   • Dokumentuokite visas išvadas.
   • Sukurkite ataskaitą, apibendrinančią kenkėjiškos programinės įrangos elgesį, funkcionalumą ir poveikį.
   • Pasidalinkite ataskaita su atitinkamomis suinteresuotosiomis šalimis.
6. Parašo kūrimas (nebūtina):
   • Sukurkite parašus (pvz., YARA taisykles), kad aptiktumėte kenkėjišką programinę įrangą arba jos variantus.
   • Pasidalinkite parašais su saugumo bendruomene.

Konkretūs veiksmai ir metodai skirsis priklausomai nuo kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdžio ir analitiko tikslų.

Realaus pasaulio kenkėjiškos programinės įrangos analizės pavyzdžiai

Norėdami iliustruoti šių metodų taikymą, apsvarstykime kelis scenarijus:

1. Išpirkos reikalaujančios programinės įrangos analizė

Išpirkos reikalaujanti programinė įranga užšifruoja aukos failus ir reikalauja išpirkos už jų iššifravimą. Analizė apima:

• Statinė analizė: Naudojamų šifravimo algoritmų (pvz., AES, RSA), tikslinių failų plėtinių ir išpirkos rašto teksto identifikavimas.
• Dinaminė analizė: Failų šifravimo proceso, išpirkos raštų kūrimo ir komunikacijos su valdymo ir kontrolės (C2) serveriais stebėjimas.
• Raktų analizė: Nustatymas, ar šifravimo raktą galima atkurti (pvz., jei raktas generuojamas silpnai arba saugomas nesaugiai).

2. Bankinio Trojos arklio analizė

Bankiniai Trojos arkliai vagia finansinius kredencialus ir atlieka apgaulingas operacijas. Analizė apima:

• Statinė analizė: URL, su kuriais Trojos arklys susisiekia, funkcijų, naudojamų kredencialams pavogti, ir metodų, naudojamų kodui įterpti į teisėtus procesus, identifikavimas.
• Dinaminė analizė: Kenkėjiško kodo įterpimo, klavišų paspaudimų fiksavimo ir duomenų išsiuntimo į C2 serverius stebėjimas.
• Tinklo srauto analizė: Srauto analizė siekiant nustatyti komunikaciją su C2 serveriu ir duomenų paketų analizė siekiant nustatyti, kokie duomenys yra išsiunčiami.

3. Išplėstinės nuolatinės grėsmės (APT) analizė

APT yra sudėtingi, ilgalaikiai išpuoliai, dažnai nukreipti į konkrečias organizacijas ar pramonės šakas. Analizė apima:

• Daugiasluoksnis metodas: Statinės ir dinaminės analizės derinimas su grėsmių žvalgyba ir tinklo teismo ekspertize.
• Atakos tikslo nustatymas: Puolėjo tikslų, tikslinės organizacijos ir naudojamos taktikos, metodų ir procedūrų (TTP) nustatymas.
• Atribojimas: Už ataką atsakingų grėsmių vykdytojų identifikavimas.

Etiniai ir teisiniai aspektai

Kenkėjiškos programinės įrangos analizė apima darbą su potencialiai kenkėjiška programine įranga. Labai svarbu laikytis etinių ir teisinių gairių:

• Gauti tinkamą leidimą: Analizuokite tik tuos kenkėjiškos programinės įrangos pavyzdžius, kuriuos esate įgaliotas ištirti. Tai ypač svarbu dirbant su pavyzdžiais iš įmonės, kliento ar bet kurios situacijos, kai nesate pavyzdžio savininkas.
• Naudokite saugią aplinką: Visada atlikite analizę saugioje, izoliuotoje aplinkoje (smėlio dėžėje arba virtualioje mašinoje), kad išvengtumėte atsitiktinio užkrėtimo.
• Gerbkite privatumą: Atminkite, kad kenkėjiška programinė įranga gali turėti slaptos informacijos. Elkitės su duomenimis apdairiai.
• Laikykitės teisinių nuostatų: Laikykitės visų taikomų įstatymų ir nuostatų dėl kenkėjiškos programinės įrangos tvarkymo. Tai gali labai skirtis priklausomai nuo jūsų vietos.

Kenkėjiškos programinės įrangos analizės ateitis

Kenkėjiškos programinės įrangos analizės sritis nuolat vystosi. Štai keletas naujų tendencijų:

• AI ir mašininis mokymasis: AI ir ML naudojimas kenkėjiškos programinės įrangos analizės aspektams automatizuoti, pvz., aptikimui, klasifikavimui ir elgesio analizei.
• Automatinės analizės platformos: Sudėtingų platformų, integruojančių įvairius analizės įrankius ir metodus, kūrimas, siekiant supaprastinti analizės procesą.
• Elgesio analizė: Dėmesys kenkėjiškos programinės įrangos bendro elgesio supratimui ir šios informacijos naudojimas infekcijoms aptikti ir užkirsti joms kelią.
• Debesų pagrindu veikianti smėlio dėžė: Debesų pagrindu veikiančių smėlio dėžės paslaugų panaudojimas, siekiant suteikti keičiamas ir pagal poreikį kenkėjiškos programinės įrangos analizės galimybes.
• Pažangūs vengimo metodai: Kenkėjiškos programinės įrangos autoriai ir toliau tobulins savo vengimo metodus, todėl analitikams reikės būti priekyje šių iššūkių.

Išvada

Kenkėjiškos programinės įrangos analizė yra labai svarbi kibernetinio saugumo disciplina. Įvaldę atvirkštinės inžinerijos metodus, suprasdami įrankius ir laikydamiesi etinių praktikų, saugumo specialistai gali veiksmingai kovoti su nuolat besikeičiančia kenkėjiškos programinės įrangos grėsme. Būti informuotam apie naujausias tendencijas ir nuolat tobulinti savo įgūdžius yra būtina, norint išlikti veiksmingam šioje dinamiškoje srityje. Gebėjimas analizuoti ir suprasti kenkėjišką kodą yra vertingas turtas saugant mūsų skaitmeninį pasaulį ir užtikrinant saugią ateitį visiems.