Kenksmingų programų analizė: išsamus atvirkštinės inžinerijos vadovas

Šiandieniniame tarpusavyje susijusiame pasaulyje kenkėjiškos programos kelia didelę grėsmę asmenims, organizacijoms ir net nacionaliniam saugumui. Norint sukurti veiksmingas apsaugos priemones, labai svarbu suprasti, kaip veikia kenkėjiškos programos. Kenkėjiškų programų analizė, ypač atliekama pasitelkiant atvirkštinę inžineriją, suteikia įžvalgų, reikalingų šioms grėsmėms nustatyti, suprasti ir sušvelninti. Šiame vadove nagrinėjamos pagrindinės kenkėjiškų programų analizėje naudojamos sąvokos, metodai ir įrankiai, suteikiantys jums žinių, reikalingų kenkėjiškam kodui išnarstyti ir suprasti.

Kas yra kenksmingų programų analizė?

Kenksmingų programų analizė – tai kenkėjiškos programinės įrangos tyrimo procesas, siekiant suprasti jos elgseną, funkcionalumą ir galimą poveikį. Ji apima įvairius metodus, nuo pagrindinės statinės analizės iki pažangios dinaminės analizės ir atvirkštinės inžinerijos. Tikslas yra išgauti informaciją, kurią galima panaudoti siekiant:

• Identifikuoti kenkėjiškos programos tipą (pvz., išpirkos reikalaujanti programa, Trojos arklys, kirminas).
• Suprasti jos funkcionalumą (pvz., duomenų vagystė, sistemos pažeidimas, plitimas tinkle).
• Nustatyti jos kilmę ir galimus taikinius.
• Sukurti atsakomąsias priemones (pvz., aptikimo parašus, šalinimo įrankius, saugumo pataisymus).
• Pagerinti bendrą saugumo būklę.

Kodėl atvirkštinė inžinerija?

Atvirkštinė inžinerija yra kritiškai svarbi kenksmingų programų analizės dalis. Ji apima kenkėjiškos programos kodo disasembliavimą ir dekompiliavimą, siekiant suprasti jos vidinę veikimo logiką. Tai leidžia analitikams apeiti maskavimo (obfuskacijos) metodus, atskleisti paslėptas funkcijas ir giliai suprasti kenkėjiškos programos elgseną.

Nors dalį kenkėjiškų programų analizės galima atlikti be išsamios atvirkštinės inžinerijos, sudėtingoms ir rafinuotoms kenkėjiškoms programoms dažnai jos reikia, kad būtų galima visiškai suprasti jų galimybes ir sukurti veiksmingą apsaugą. Atvirkštinė inžinerija leidžia analitikams:

• Apeiti maskavimą: Kenkėjiškų programų autoriai dažnai naudoja metodus, kad jų kodą būtų sunku suprasti. Atvirkštinė inžinerija leidžia analitikams dekonstruoti šiuos metodus ir atskleisti pagrindinę logiką.
• Atskleisti paslėptą funkcionalumą: Kenkėjiška programa gali turėti paslėptų funkcijų ar naudingųjų krovinių, kurie nėra iš karto akivaizdūs. Atvirkštinė inžinerija gali atskleisti šias paslėptas funkcijas.
• Identifikuoti pažeidžiamumus: Analizuojant kodą galima atskleisti pažeidžiamumus, kuriais kenkėjiška programa pasinaudoja, leidžiant kurti pataisymus ir prevencines priemones.
• Sukurti tikslines apsaugos priemones: Supratus konkrečius kenkėjiškos programos naudojamus mechanizmus, galima sukurti veiksmingesnius aptikimo ir šalinimo įrankius.

Kenksmingų programų analizės tipai

Kenksmingų programų analizė paprastai apima tris pagrindinius metodus:

• Statinė analizė: Kenkėjiškos programos kodo ir išteklių tyrimas jos nevykdant.
• Dinaminė analizė: Kenkėjiškos programos vykdymas kontroliuojamoje aplinkoje, siekiant stebėti jos elgseną.
• Atvirkštinė inžinerija: Kenkėjiškos programos kodo disasembliavimas ir dekompiliavimas, siekiant suprasti jos vidinę struktūrą ir funkcionalumą.

Šie metodai dažnai naudojami kartu, siekiant išsamiai suprasti kenkėjišką programą. Statinė analizė gali suteikti pradinių įžvalgų ir nustatyti galimas dominančias sritis, o dinaminė analizė gali atskleisti, kaip kenkėjiška programa elgiasi realioje aplinkoje. Atvirkštinė inžinerija naudojama giliau įsigilinti į kenkėjiškos programos kodą ir atskleisti sudėtingiausias jo detales.

Statinės analizės metodai

Statinė analizė apima kenkėjiškos programos pavyzdžio tyrimą jos nevykdant. Tai gali suteikti vertingos informacijos apie kenkėjiškos programos savybes ir galimą funkcionalumą. Dažniausiai naudojami statinės analizės metodai:

• Failo maišos (hash) skaičiavimas: Failo maišos vertės apskaičiavimas, siekiant identifikuoti žinomus kenkėjiškų programų variantus.
• Eilučių išgavimas: Potencialiai įdomių eilučių, tokių kaip URL, IP adresai ir failų pavadinimai, nustatymas.
• Antraštės analizė: Failo antraštės tyrimas, siekiant nustatyti failo tipą, dydį ir kitus metaduomenis.
• Importuojamų funkcijų analizė: Funkcijų, kurias kenkėjiška programa importuoja iš išorinių bibliotekų, nustatymas, kas gali suteikti užuominų apie jos funkcionalumą.
• Išteklių analizė: Kenkėjiškos programos integruotų išteklių, tokių kaip paveikslėliai, piktogramos ir konfigūracijos failai, tyrimas.

Dinaminės analizės metodai

Dinaminė analizė apima kenkėjiškos programos vykdymą kontroliuojamoje aplinkoje, pavyzdžiui, smėlio dėžėje (sandbox) ar virtualioje mašinoje, siekiant stebėti jos elgseną. Tai gali atskleisti, kaip kenkėjiška programa sąveikauja su sistema, tinklu ir kitomis programomis. Dažniausiai naudojami dinaminės analizės metodai:

• Elgsenos stebėjimas: Kenkėjiškos programos failų sistemos veiklos, registro pakeitimų, tinklo srauto ir kitų sistemos įvykių stebėjimas.
• Procesų stebėjimas: Kenkėjiškos programos procesų kūrimo, nutraukimo ir komunikacijos su kitais procesais stebėjimas.
• Tinklo srauto analizė: Kenkėjiškos programos tinklo srauto fiksavimas ir analizė, siekiant nustatyti jos komunikacijos protokolus, paskirties vietas ir duomenų perdavimą.
• Atminties analizė: Kenkėjiškos programos atminties tyrimas, siekiant nustatyti įterptą kodą, paslėptus duomenis ir kitus kenkėjiškus artefaktus.

Atvirkštinės inžinerijos metodai: išsami apžvalga

Atvirkštinė inžinerija yra procesas, kurio metu imamas galutinis produktas (šiuo atveju – kenkėjiška programa) ir jis dekonstruojamas, siekiant suprasti, kaip jis veikia. Tai yra esminis įgūdis kenkėjiškų programų analitikams, leidžiantis jiems suprasti sudėtingiausias ir geriausiai paslėptas kenkėjiškas programas. Štai keletas pagrindinių metodų:

1. Disasembliavimas

Disasembliavimas – tai procesas, kurio metu mašininis kodas (dvejetainės instrukcijos, kurias vykdo procesorius) paverčiamas asemblerio kalba. Asemblerio kalba yra žmogui skaitomas mašininio kodo atvaizdavimas, kuris palengvina kenkėjiškos programos logikos supratimą. Šiam procesui būtini įrankiai, tokie kaip IDA Pro, Ghidra ir radare2.

Pavyzdys: Apsvarstykite šį x86 asemblerio kodo fragmentą:

  
    mov eax, [ebp+8]  ; Perkelti reikšmę iš atminties adreso ebp+8 į registrą eax
    add eax, 5        ; Pridėti 5 prie reikšmės registre eax
    ret               ; Grįžti iš funkcijos
  

Šis paprastas kodo fragmentas prideda 5 prie reikšmės, perduotos kaip argumentas funkcijai.

2. Dekompiliavimas

Dekompiliavimas žengia žingsnį toliau nei disasembliavimas, bandant paversti asemblerio kodą atgal į aukštesnio lygio kalbą, pavyzdžiui, C arba C++. Tai gali žymiai pagerinti kodo skaitomumą ir suprantamumą, tačiau dekompiliavimas ne visada yra tobulas ir gali sukurti netikslų ar nepilną kodą. Dekompiliavimui dažniausiai naudojami įrankiai, tokie kaip Ghidra, IDA Pro (su dekompiliatoriaus įskiepiu) ir RetDec.

Pavyzdys: Ankstesnio pavyzdžio asemblerio kodas gali būti dekompiliuotas į šį C kodą:

  
    int function(int arg) {
      return arg + 5;
    }
  

Šį C kodą suprasti daug lengviau nei asemblerio kodą.

3. Derinimas

Derinimas apima kenkėjiškos programos vykdymą derintuve (debugger) ir kodo perėjimą eilutė po eilutės. Tai leidžia analitikams stebėti kenkėjiškos programos elgseną realiuoju laiku, tirti jos atmintį ir nustatyti kintamųjų bei registrų reikšmes. Derintuvai, tokie kaip OllyDbg (skirtas Windows) ir GDB (skirtas Linux), yra būtini įrankiai atvirkštinei inžinerijai. Derinimui reikalinga kontroliuojama ir izoliuota aplinka (smėlio dėžė), kad kenkėjiška programa neužkrėstų pagrindinės sistemos.

Pavyzdys: Naudodami derintuvą, galite nustatyti stabdymo taškus (breakpoints) konkrečiose kodo vietose ir stebėti kintamųjų reikšmes, kai kenkėjiška programa vykdoma. Tai gali padėti suprasti, kaip kenkėjiška programa manipuliuoja duomenimis ir sąveikauja su sistema.

4. Kodo analizė

Kodo analizė apima kruopštų disasembluoto ar dekompiliuoto kodo tyrimą, siekiant suprasti jo funkcionalumą. Tai apima pagrindinių algoritmų, duomenų struktūrų ir valdymo srauto modelių nustatymą. Kodo analizė dažnai apima statinės ir dinaminės analizės metodų derinį.

Pavyzdys: Ciklo, kuris šifruoja duomenis, arba funkcijos, kuri jungiasi prie nuotolinio serverio, nustatymas.

5. Eilučių analizė

Kenkėjiškoje programoje integruotų eilučių analizė gali suteikti vertingų užuominų apie jos funkcionalumą. Tai apima URL, IP adresų, failų pavadinimų ir kitos potencialiai įdomios informacijos nustatymą. Eilučių analizę galima atlikti naudojant įrankius, tokius kaip `strings` (komandinės eilutės įrankis), arba tiriant disasembluotą kodą.

Pavyzdys: Suradus eilutę, kurioje yra komandų ir valdymo (command-and-control) serverio adresas, galima daryti prielaidą, kad kenkėjiška programa yra botneto dalis.

6. Valdymo srauto analizė

Norint suprasti bendrą kenkėjiškos programos elgseną, labai svarbu suprasti jos valdymo srautą. Tai apima skirtingų kodo kelių, kuriais gali eiti kenkėjiška programa, ir sąlygų, kurios lemia, kuris kelias bus pasirinktas, nustatymą. Valdymo srauto analizę galima atlikti naudojant įrankius, tokius kaip IDA Pro ar Ghidra, kurie gali generuoti valdymo srauto grafikus, vizualiai vaizduojančius kenkėjiškos programos valdymo srautą.

Pavyzdys: Sąlyginio teiginio, kuris nustato, ar kenkėjiška programa šifruos failus, ar vogs duomenis, nustatymas.

7. Duomenų srauto analizė

Duomenų srauto analizė apima duomenų judėjimo per kenkėjiškos programos kodą sekimą. Tai gali padėti analitikams suprasti, kaip kenkėjiška programa manipuliuoja duomenimis ir kur ji saugo jautrią informaciją. Duomenų srauto analizę galima atlikti naudojant įrankius, tokius kaip IDA Pro ar Ghidra, kurie gali sekti kintamųjų ir registrų naudojimą.

Pavyzdys: Nustatymas, kaip kenkėjiška programa šifruoja duomenis ir kur ji saugo šifravimo raktą.

Darbo įrankiai

Kenksmingų programų analizei naudojami įvairūs įrankiai. Štai keletas dažniausiai naudojamų:

• Disasembleris: IDA Pro (komercinis), Ghidra (nemokamas ir atvirojo kodo), radare2 (nemokamas ir atvirojo kodo)
• Dekompiliatorius: IDA Pro (su dekompiliatoriaus įskiepiu), Ghidra, RetDec (nemokamas ir atvirojo kodo)
• Derintuvas (Debugger): OllyDbg (Windows), x64dbg (Windows), GDB (Linux, macOS)
• Smėlio dėžė (Sandbox): Cuckoo Sandbox (nemokama ir atvirojo kodo), Any.Run (komercinė)
• Šešioliktainis redaktorius: HxD (nemokamas), 010 Editor (komercinis)
• Tinklo analizatorius: Wireshark (nemokamas ir atvirojo kodo), tcpdump (nemokamas ir atvirojo kodo)
• Statinės analizės įrankiai: PEiD (nemokamas), Detect It Easy (nemokamas ir atvirojo kodo)

Atvirkštinės inžinerijos procesas: žingsnis po žingsnio vadovas

Štai tipinė kenkėjiškų programų atvirkštinės inžinerijos darbo eiga:

1. Pirminis įvertinimas:
   • Gaukite kenkėjiškos programos pavyzdį.
   • Apskaičiuokite jo maišos vertę (MD5, SHA256) identifikavimui.
   • Nuskenuokite pavyzdį antivirusine programa, kad patikrintumėte, ar nėra žinomų parašų (bet nepasikliaukite vien tuo).
2. Pagrindinė statinė analizė:
   • Naudokite PEiD ar Detect It Easy, kad nustatytumėte failo tipą, kompiliatorių ir bet kokius pakuotojus ar apsaugos priemones.
   • Ištraukite eilutes, ieškodami URL, IP adresų ir kitos įdomios informacijos.
   • Išnagrinėkite failų antraštes, ieškodami užuominų apie kenkėjiškos programos funkcionalumą.
3. Pagrindinė dinaminė analizė:
   • Vykdykite kenkėjišką programą smėlio dėžės aplinkoje.
   • Stebėkite jos elgseną naudodami įrankius, tokius kaip Process Monitor, Regshot ir Wireshark.
   • Stebėkite kenkėjiškos programos failų sistemos veiklą, registro pakeitimus, tinklo srautą ir kitus sistemos įvykius.
4. Pažangi statinė analizė (disasembliavimas ir dekompiliavimas):
   • Įkelkite kenkėjišką programą į disasemblerį, pvz., IDA Pro ar Ghidra.
   • Analizuokite disasembluotą kodą, kad suprastumėte kenkėjiškos programos logiką.
   • Jei įmanoma, naudokite dekompiliatorių, kad paverstumėte asemblerio kodą į aukštesnio lygio kalbą.
   • Sutelkite dėmesį į pagrindines funkcijas ir kodo blokus, pavyzdžiui, tuos, kurie atsakingi už tinklo ryšį, failų manipuliavimą ar šifravimą.
5. Pažangi dinaminė analizė (derinimas):
   • Prijunkite derintuvą, pvz., OllyDbg ar GDB, prie kenkėjiškos programos proceso.
   • Nustatykite stabdymo taškus pagrindinėse kodo vietose.
   • Eikite per kodą eilutė po eilutės, kad stebėtumėte kenkėjiškos programos elgseną realiuoju laiku.
   • Išnagrinėkite kintamųjų ir registrų reikšmes, kad suprastumėte, kaip kenkėjiška programa manipuliuoja duomenimis.
6. Ataskaita ir dokumentacija:
   • Dokumentuokite savo išvadas išsamioje ataskaitoje.
   • Įtraukite informaciją apie kenkėjiškos programos funkcionalumą, elgseną ir galimą poveikį.
   • Pateikite kompromitacijos indikatorius (IOCs), kuriuos galima naudoti norint aptikti ir užkirsti kelią būsimoms infekcijoms.

Kenksmingų programų analizės ir atvirkštinės inžinerijos iššūkiai

Kenksmingų programų analizė ir atvirkštinė inžinerija gali būti sudėtingos dėl kelių veiksnių:

• Maskavimo (obfuskacijos) metodai: Kenkėjiškų programų autoriai naudoja įvairius metodus, kad užmaskuotų savo kodą ir apsunkintų jo supratimą. Šie metodai apima pakavimą, šifravimą, polimorfizmą ir metamorfizmą.
• Antianalizės metodai: Kenkėjiška programa gali naudoti metodus, skirtus aptikti ir išvengti analizės aplinkų, tokių kaip smėlio dėžės ir derintuvai.
• Sudėtingumas: Šiuolaikinės kenkėjiškos programos gali būti labai sudėtingos, su tūkstančiais kodo eilučių ir painia logika.
• Dideli išteklių poreikiai: Atvirkštinė inžinerija gali būti daug laiko ir išteklių reikalaujantis procesas.
• Nuolat kintančios grėsmės: Kenkėjiškos programos nuolat tobulėja, atsiranda vis naujų metodų ir strategijų.

Kaip įveikti iššūkius

Nepaisant šių iššūkių, yra keletas strategijų, kurias galima panaudoti jiems įveikti:

• Tobulinti tvirtus techninius įgūdžius: Būtina gerai išmanyti asemblerio kalbą, derinimo metodus ir atvirkštinės inžinerijos įrankius.
• Nuolat domėtis naujovėmis: Sekite naujausias kenkėjiškų programų tendencijas ir analizės metodus.
• Reguliariai praktikuotis: Praktikuokitės analizuodami kenkėjiškų programų pavyzdžius, kad patobulintumėte savo įgūdžius.
• Bendradarbiauti su kitais: Dalinkitės savo žiniomis ir patirtimi su kitais kenkėjiškų programų analitikais.
• Naudoti automatizuotus įrankius: Naudokite automatizuotus analizės įrankius, kad paspartintumėte analizės procesą.

Etiniai aspektai

Būtina prisiminti, kad kenkėjiškų programų analizė ir atvirkštinė inžinerija turėtų būti atliekamos tik su teisėtai ir etiškai gautais pavyzdžiais. Kenkėjiškų programų analizė be leidimo ar piktavališkais tikslais yra neteisėta ir neetiška.

Visada įsitikinkite, kad turite reikiamus leidimus ir laikotės visų galiojančių įstatymų bei taisyklių.

Kenksmingų programų analizės ateitis

Kenksmingų programų analizės sritis nuolat tobulėja. Kenkėjiškoms programoms tampant vis sudėtingesnėms, turi tobulėti ir jų analizės metodai bei įrankiai. Keletas besiformuojančių tendencijų kenkėjiškų programų analizėje:

• Dirbtinis intelektas (DI) ir mašininis mokymasis (MM): DI ir MM naudojami automatizuoti įvairius kenkėjiškų programų analizės aspektus, tokius kaip kenkėjiškų programų klasifikavimas, elgsenos analizė ir parašų generavimas.
• Debesų kompiuterija pagrįsta analizė: Debesų kompiuterija pagrįstos smėlio dėžės ir analizės platformos tampa vis populiaresnės, siūlydamos mastelį ir prieigą prie plataus analizės įrankių spektro.
• Atminties forensika: Užkrėstų sistemų atminties analizė tampa vis svarbesnė norint aptikti ir suprasti pažangias kenkėjiškas programas.
• Mobiliųjų įrenginių kenkėjiškų programų analizė: Didėjant mobiliųjų įrenginių populiarumui, mobiliųjų kenkėjiškų programų analizė tampa kritiškai svarbia sritimi.

Išvada

Kenksmingų programų analizė pasitelkiant atvirkštinę inžineriją yra esminis įgūdis kovoje su kibernetiniais nusikaltimais. Suprasdami, kaip veikia kenkėjiškos programos, galime sukurti veiksmingesnę apsaugą ir apsisaugoti nuo žalingo jų poveikio. Šiame vadove pateikta išsami pagrindinių kenkėjiškų programų analizėje naudojamų sąvokų, metodų ir įrankių apžvalga. Toliau mokydamiesi ir tobulindami savo įgūdžius, galite prisidėti prie saugesnio ir patikimesnio skaitmeninio pasaulio kūrimo. Analizuodami kenkėjiškas programas, visada elkitės etiškai ir teisėtai.

Papildomi mokymosi šaltiniai

• Knygos:
  • „Practical Malware Analysis: The Hands-On Guide to Dissecting Malicious Software“, autoriai Michael Sikorski ir Andrew Honig
  • „Reversing: Secrets of Reverse Engineering“, autorius Eldad Eilam
• Internetiniai kursai:
  • SANS institutas: įvairūs kursai apie kenkėjiškų programų analizę ir atvirkštinę inžineriją
  • Coursera ir edX: daug įvadinių ir pažengusiųjų kursų apie kibernetinį saugumą
• Bendruomenės:
  • Internetiniai forumai ir bendruomenės, skirtos kenkėjiškų programų analizei ir atvirkštinei inžinerijai (pvz., Reddit r/reverseengineering)