Kenksmingos programinės įrangos aptikimas: gilus statinės analizės metodų tyrimas

Kenkėjiška programinė įranga kelia didelę grėsmę asmenims, organizacijoms ir vyriausybėms visame pasaulyje. Nuo išpirkos reikalaujančių programų, kurios užrakina svarbius duomenis, iki šnipinėjimo programų, kurios vagia slaptą informaciją, kenkėjiškos programinės įrangos poveikis gali būti pražūtingas. Veiksmingas kenkėjiškos programinės įrangos aptikimas yra labai svarbus norint apsaugoti skaitmeninį turtą ir palaikyti saugią internetinę aplinką. Vienas iš pagrindinių kenkėjiškos programinės įrangos aptikimo būdų yra statinė analizė – metodas, kai nagrinėjamas programos kodas ar struktūra jos nevykdant. Šiame straipsnyje bus nagrinėjami statinės analizės niuansai, aptariami įvairūs jos metodai, įrankiai, pranašumai ir apribojimai.

Statinės analizės supratimas

Statinė analizė, kenkėjiškos programinės įrangos aptikimo kontekste, reiškia programos kodo ar struktūros nagrinėjimo procesą jos nevykdant. Šis metodas leidžia analitikams nustatyti potencialiai kenkėjiškas charakteristikas ir elgsenas, kol kenkėjiška programa nesukėlė jokios žalos. Tai yra aktyvus gynybos mechanizmas, galintis pateikti ankstyvus įspėjimus apie įtartiną programinę įrangą.

Skirtingai nuo dinaminės analizės, kuri apima programos vykdymą kontroliuojamoje aplinkoje (pvz., smėlio dėžėje), siekiant stebėti jos elgseną, statinė analizė orientuota į esmines programos savybes. Tai apima tokius aspektus kaip pats kodas (šaltinio kodas arba išardytos instrukcijos), metaduomenys (antraštės, failo dydis, laiko žymos) ir struktūriniai elementai (valdymo srauto grafikai, duomenų priklausomybės). Analizuodami šias funkcijas, analitikai gali gauti įžvalgų apie programos paskirtį, funkcionalumą ir galimus kenkėjiškus ketinimus.

Statinės analizės metodai yra ypač vertingi, nes gali būti taikomi bet kuriai programinei įrangai, neatsižvelgiant į jos platformą ar operacinę sistemą. Jie taip pat dažnai yra greitesni nei dinaminė analizė, nes jiems nereikia įrengti ir prižiūrėti vykdymo aplinkos. Be to, statinė analizė gali pateikti išsamią informaciją apie programos vidinį veikimą, kuri gali būti neįkainojama atliekant atvirkštinę inžineriją ir reaguojant į incidentus.

Pagrindiniai statinės analizės metodai

Statinėje analizėje, siekiant aptikti kenkėjišką programinę įrangą, dažnai naudojami keli metodai. Kiekvienas metodas suteikia unikalių įžvalgų apie programos charakteristikas, o kelių metodų derinimas dažnai duoda išsamesnius rezultatus.

1. Kodo išardymas ir dekompiliavimas

Kodo išardymas yra procesas, kai mašininis kodas (žemo lygio instrukcijos, kurias vykdo kompiuterio procesorius) paverčiamas asemblerio kodu. Asemblerio kodas yra žmogui suprantamas mašininio kodo atvaizdavimas, todėl lengviau suprasti pagrindines programos operacijas. Išardymas dažnai yra pirmasis statinės analizės žingsnis, nes jis suteikia aiškų programos instrukcijų vaizdą.

Kodo dekompiliavimas žengia dar toliau, bandydamas išversti asemblerio kodą arba mašininį kodą į aukštesnio lygio kalbą, tokią kaip C arba C++. Nors dekompiliavimas yra sudėtingesnis nei išardymas ir ne visada puikiai atkuria pirminį šaltinio kodą, jis gali pateikti suprantamesnį programos logikos atvaizdavimą, ypač analitikams, kurie nėra asemblerio kalbos ekspertai. Tokie įrankiai kaip IDA Pro ir Ghidra dažnai naudojami išardymui ir dekompiliavimui.

Pavyzdys: Išanalizavus įtartinos programos išardytą kodo fragmentą, gali paaiškėti iškvietimai į sistemos API, žinomas dėl kenkėjiškos veiklos, pvz., `CreateProcess` (kitų programų paleidimui) arba `RegCreateKeyEx` (Windows registro modifikavimui). Tai sukeltų įtarimų ir reikalautų tolesnio tyrimo.

2. Eilučių analizė

Eilučių analizė apima programos kode įterptų eilučių (tekstinių duomenų) nagrinėjimą. Kenkėjiškos programinės įrangos autoriai dažnai įtraukia eilutes, kurios suteikia užuominų apie programos funkcionalumą, pvz., tinklo adresus (URL, IP adresus), failų kelius, registro raktus, klaidų pranešimus ir šifravimo raktus. Nustačius šias eilutes, analitikai dažnai gali gauti reikšmingų įžvalgų apie kenkėjiškos programinės įrangos elgseną.

Eilučių analizė gali būti atliekama naudojant paprastus teksto redaktorius arba specializuotus įrankius. Analitikai dažnai ieško konkrečių raktinių žodžių ar šablonų eilutėse, kad nustatytų galimus kompromiso rodiklius (IOC). Pavyzdžiui, ieškant „slaptažodžio“ arba „šifravimo“, gali paaiškėti slapta informacija arba įtartina veikla.

Pavyzdys: Išpirkos reikalaujančios programos pavyzdžio eilučių analizė gali atskleisti užkoduotus URL, naudojamus ryšiui su komandų ir valdymo (C&C) serveriu, arba failų kelius, naudojamus vartotojo duomenų šifravimui. Ši informacija gali būti naudojama siekiant blokuoti tinklo srautą į C&C serverį arba identifikuoti išpirkos reikalaujančios programos paveiktus failus.

3. Valdymo srauto grafiko (CFG) analizė

Valdymo srauto grafiko (CFG) analizė yra metodas, kuris vizualiai atvaizduoja vykdymo kelius programoje. CFG yra orientuotas grafikas, kuriame kiekvienas mazgas atspindi pagrindinį kodo bloką (nuosekliai vykdomų instrukcijų seką), o kiekviena kraštinė atspindi galimą perėjimą iš vieno pagrindinio bloko į kitą. CFG analizė gali padėti nustatyti įtartinus kodo šablonus, pvz., ciklus, sąlyginius šakojimus ir funkcijų iškvietimus, kurie gali rodyti kenkėjišką elgseną.

Analitikai gali naudoti CFG, kad suprastų bendrą programos struktūrą ir nustatytų kodo dalis, kurios gali būti kenkėjiškos. Pavyzdžiui, sudėtingi arba neįprasti valdymo srauto šablonai gali rodyti, kad yra painiojimo metodų arba kenkėjiška logika. Tokie įrankiai kaip IDA Pro ir Binary Ninja gali generuoti CFG.

Pavyzdys: Kenkėjiškos programos pavyzdžio CFG gali atskleisti daug įdėtų sąlyginių sakinių arba ciklų, kurie yra sukurti tam, kad programą būtų sunku analizuoti. Be to, CFG gali paryškinti sąveikas tarp skirtingų kodo dalių, nurodant, kur vyks konkreti kenkėjiška veikla. Ši informacija suteikia įžvalgų apie tai, kaip kodas veikia vykdymo metu.

4. API iškvietimų analizė

API iškvietimų analizė orientuota į programos atliekamų programavimo sąsajos (API) iškvietimų identifikavimą ir analizę. API yra funkcijų ir procedūrų rinkiniai, leidžiantys programai sąveikauti su operacine sistema ir kitais programinės įrangos komponentais. Išnagrinėję programos atliekamus API iškvietimus, analitikai gali gauti įžvalgų apie jos numatomą funkcionalumą ir galimą kenkėjišką elgseną.

Kenkėjiška programinė įranga dažnai naudoja konkrečius API, kad atliktų kenkėjišką veiklą, pvz., failų manipuliavimą, tinklo ryšį, sistemos modifikavimą ir procesų kūrimą. Identifikavę ir išanalizavę šiuos API iškvietimus, analitikai gali nustatyti, ar programa rodo įtartiną elgseną. Įrankiai gali būti naudojami API iškvietimams išgauti ir suskirstyti į kategorijas tolesnei analizei. Pavyzdžiui, programos dažnai naudoja API, tokius kaip `CreateFile`, `ReadFile`, `WriteFile` ir `DeleteFile` failų manipuliavimui, ir tinklo API, tokius kaip `connect`, `send` ir `recv` tinklo ryšiui.

Pavyzdys: Programa, kuri dažnai kviečia `InternetConnect`, `HttpOpenRequest` ir `HttpSendRequest`, gali bandyti susisiekti su nuotoliniu serveriu, o tai gali rodyti kenkėjišką veiklą, pvz., duomenų nutekėjimą arba komandų ir valdymo ryšį. Išnagrinėjus parametrus, perduodamus šiems API iškvietimams (pvz., URL ir duomenis, kurie siunčiami), galima gauti dar išsamesnės informacijos.

5. Pakuotojų ir painiojimo aptikimas

Pakuotojai ir painiojimas dažnai naudojami kenkėjiškos programinės įrangos autorių, kad jų kodą būtų sunkiau analizuoti ir išvengti aptikimo. Pakuotojai suspaudžia arba užšifruoja programos kodą, o painiojimo metodai modifikuoja kodą, kad jį būtų sunkiau suprasti nekeičiant jo elgsenos. Statinės analizės įrankiai ir metodai gali būti naudojami pakuotojams ir painiojimui aptikti.

Pakuotojai paprastai suspaudžia vykdomąjį kodą, todėl jį sunkiau analizuoti. Painiojimo metodai gali apimti: kodo maišymą, valdymo srauto išlyginimą, nereikalingo kodo įterpimą ir eilučių šifravimą. Statinės analizės įrankiai gali identifikuoti šiuos metodus analizuodami programos kodo struktūrą, eilučių naudojimą ir API iškvietimus. Neįprastų kodo šablonų, užšifruotų eilučių arba didelio API iškvietimų skaičiaus trumpoje kodo dalyje buvimas gali rodyti, kad naudojamas pakuotojas arba painiojimas.

Pavyzdys: Programa, kurioje yra nedidelis kiekis kodo, kuris išpakuoja ir vykdo didelį kiekį suspausto arba užšifruoto kodo, būtų klasikinis supakuoto vykdomojo failo pavyzdys. Eilučių analizė gali atskleisti užšifruotas eilutes, kurios vėliau iššifruojamos vykdymo metu.

6. Heuristinė analizė

Heuristinė analizė apima taisyklių ar parašų, pagrįstų žinoma kenkėjiška elgsena, naudojimą, siekiant identifikuoti potencialiai kenkėjišką kodą. Šios taisyklės ar parašai gali būti pagrįsti įvairiomis charakteristikomis, pvz., API iškvietimų sekomis, eilučių šablonais ir kodo struktūromis. Heuristinė analizė dažnai naudojama kartu su kitais statinės analizės metodais, siekiant pagerinti aptikimo rodiklius.

Heuristines taisykles gali kurti saugumo tyrėjai rankiniu būdu arba automatiškai naudojant mašininio mokymosi algoritmus. Tada šios taisyklės taikomos programos kodui, kad būtų nustatytos galimos grėsmės. Heuristinė analizė dažnai naudojama naujoms arba nežinomoms kenkėjiškos programinės įrangos versijoms aptikti, nes ji gali identifikuoti įtartiną elgseną net ir tuo atveju, jei kenkėjiška programa dar nebuvo pastebėta. Tokie įrankiai kaip YARA (Yet Another Rule Engine) dažnai naudojami heuristinėms taisyklėms kurti ir taikyti. Pavyzdžiui, YARA taisyklė gali ieškoti konkrečios API iškvietimų sekos, susijusios su failų šifravimu arba registro modifikavimu, arba ji galėtų identifikuoti konkrečias eilutes, susijusias su tam tikra kenkėjiškos programinės įrangos šeima.

Pavyzdys: Heuristinė taisyklė gali pažymėti programą, kuri dažnai naudoja `VirtualAlloc`, `WriteProcessMemory` ir `CreateRemoteThread` API, nes šią seką kenkėjiška programinė įranga dažnai naudoja kodui įterpti į kitus procesus. Tas pats metodas galėtų būti taikomas eilutėms, kuriose yra konkretūs failų plėtiniai (pvz., .exe, .dll), siekiant identifikuoti galimą kenkėjišką programinę įrangą.

Statinės analizės įrankiai

Yra keletas įrankių, kurie padeda atlikti statinę analizę. Šie įrankiai gali automatizuoti įvairius analizės proceso aspektus, todėl jis tampa efektyvesnis ir veiksmingesnis.

• Išardytojai/dekompiliatoriai: Tokie įrankiai kaip IDA Pro, Ghidra ir Binary Ninja yra būtini kodui išardyti ir dekompiliuoti. Jie leidžia analitikams peržiūrėti programos instrukcijas ir suprasti jos žemo lygio operacijas.
• Derintuvai: Nors derintuvai, tokie kaip x64dbg, pirmiausia naudojami dinaminei analizei, juos galima naudoti statiniame kontekste norint ištirti programos kodą ir duomenis, nors jie nesuteikia visų dinaminės analizės pranašumų.
• Eilučių analizės įrankiai: Tokie įrankiai kaip strings (standartinė Unix/Linux paslaugų programa) ir specializuoti scenarijai gali būti naudojami eilutėms išgauti ir analizuoti programos kode.
• Šešioliktainiai redaktoriai: Šešioliktainiai redaktoriai, tokie kaip HxD arba 010 Editor, suteikia žemo lygio programos dvejetainių duomenų vaizdą, leidžiantį analitikams išsamiai ištirti kodą ir duomenis.
• YARA: YARA yra galingas įrankis, skirtas kurti ir taikyti heuristines taisykles kenkėjiškai programinei įrangai identifikuoti pagal kodo šablonus, eilutes ir kitas charakteristikas.
• PEview: PEview yra įrankis, skirtas Portable Executable (PE) failų struktūrai tirti, kurie yra standartinis vykdomųjų failų formatas, skirtas Windows.

Statinės analizės pranašumai

Statinė analizė turi keletą pranašumų prieš dinaminę analizę:

• Ankstyvas aptikimas: Statinė analizė gali identifikuoti galimas grėsmes prieš paleidžiant kenkėjišką programinę įrangą, užkertant kelią bet kokiai žalai.
• Nereikia vykdymo: Kadangi statinė analizė neapima programos paleidimo, ji yra saugi ir nekelia jokios rizikos analitikui ar jo sistemoms.
• Išsami informacija: Statinė analizė gali pateikti išsamią informaciją apie programos vidinį veikimą, kuri yra neįkainojama atliekant atvirkštinę inžineriją ir reaguojant į incidentus.
• Mastelio keitimas: Statinę analizę galima automatizuoti ir taikyti dideliam failų skaičiui, todėl ji tinkama dideliems duomenų kiekiams analizuoti.

Statinės analizės apribojimai

Nepaisant savo pranašumų, statinė analizė taip pat turi apribojimų:

• Kodo painiojimas: Kenkėjiškos programinės įrangos autoriai dažnai naudoja painiojimo metodus, kad jų kodą būtų sunkiau analizuoti, o tai gali trukdyti statinės analizės pastangoms.
• Apsaugos nuo analizės metodai: Kenkėjiška programinė įranga gali apimti apsaugos nuo analizės metodus, skirtus aptikti ir nugalėti statinės analizės įrankius.
• Priklausomybė nuo konteksto: Kai kurias kenkėjiškos programinės įrangos elgsenas galima suprasti tik stebint programą veikiančioje aplinkoje.
• Klaidingi teigiami rezultatai: Statinė analizė kartais gali duoti klaidingų teigiamų rezultatų, kai nekenksminga programa klaidingai identifikuojama kaip kenkėjiška.
• Daug laiko reikalaujantis procesas: Statinė analizė gali užtrukti, ypač sudėtingoms programoms arba kai tenka susidurti su stipriai sumaišytu kodu.

Geriausia veiksmingos statinės analizės praktika

Norėdami maksimaliai padidinti statinės analizės efektyvumą, apsvarstykite šią geriausią praktiką:

• Naudokite metodų derinį: Sujunkite kelis statinės analizės metodus, kad visapusiškai suprastumėte programos elgseną.
• Automatizuokite analizę: Naudokite automatizuotus įrankius ir scenarijus, kad supaprastintumėte analizės procesą ir analizuotumėte didelius failų kiekius.
• Nuolat atnaujinkite: Nuolat atnaujinkite savo įrankius ir žinias apie naujausias kenkėjiškos programinės įrangos tendencijas ir analizės metodus.
• Dokumentuokite savo išvadas: Išsamiai dokumentuokite savo išvadas, įskaitant naudojamus metodus, gautus rezultatus ir padarytas išvadas.
• Naudokite smėlio dėžes: Kai programos elgsena nėra visiškai aiški, naudokite dinaminę analizę smėlio dėžės aplinkoje, kad stebėtumėte jos vykdymo laiką, kuris papildys statinės analizės rezultatus.
• Analizuokite keliais įrankiais: Naudokite kelis įrankius, kad patvirtintumėte rezultatus ir užtikrintumėte tikslumą.

Statinės analizės ateitis

Statinė analizė yra besivystanti sritis, nuolat kuriami nauji metodai ir technologijos. Mašininio mokymosi ir dirbtinio intelekto (DI) integravimas yra viena iš perspektyvių sričių. DI pagrįsti įrankiai gali automatizuoti daugelį statinės analizės aspektų, pvz., kodo šablonų identifikavimą, kenkėjiškos programinės įrangos šeimų klasifikavimą ir būsimų grėsmių prognozavimą. Tolesni patobulinimai bus orientuoti į stipriai sumaišytos kenkėjiškos programinės įrangos aptikimo gerinimą ir analizės greičio bei efektyvumo didinimą.

Išvada

Statinė analizė yra gyvybiškai svarbus visapusiškos kenkėjiškos programinės įrangos aptikimo strategijos komponentas. Suprasdami statinės analizės metodus, įrankius, pranašumus ir apribojimus, kibernetinio saugumo specialistai ir entuziastai gali veiksmingai identifikuoti ir sušvelninti kenkėjiškos programinės įrangos keliamas rizikas. Kadangi kenkėjiška programinė įranga nuolat vystosi, statinės analizės metodų įvaldymas bus labai svarbus norint apsaugoti skaitmeninį turtą ir užtikrinti saugią internetinę aplinką visame pasaulyje. Pateikta informacija suteikia tvirtą pagrindą suprasti ir naudoti statinės analizės metodus kovoje su kenkėjiška programine įranga. Nuolatinis mokymasis ir prisitaikymas yra labai svarbūs šiame nuolat besikeičiančiame kraštovaizdyje.