La pulverización de montón es una técnica utilizada por los piratas informáticos para facilitar la ejecución de código arbitrario, normalmente como parte de un exploit contra una vulnerabilidad de software. Opera asignando numerosas estructuras de datos "montón" que contienen carga útil maliciosa, lo que aumenta la probabilidad de que una vulnerabilidad de desbordamiento del búfer, por ejemplo, resulte en la ejecución del código del atacante.
La génesis de Heap Spray y su primera mención
El heap spraying como técnica de explotación tiene sus raíces a finales de los años 1990 y principios de los 2000, cuando Internet estaba ganando gran popularidad y la ciberseguridad no era tan sólida como hoy. Su primera mención importante fue en el trabajo del hacker ético y experto en ciberseguridad SkyLined, quien proporcionó descripciones completas y ejemplos de la técnica. Los conocimientos de SkyLined ayudaron a ilustrar la gravedad de la fumigación en pilas como vector de amenaza, lo que llevó a mayores esfuerzos para mitigar sus impactos.
Heap Spray: un examen en profundidad
La pulverización de montón implica llenar el montón (una región de la memoria de una computadora utilizada para la asignación dinámica de memoria) con fragmentos de datos que contienen una secuencia de bytes específica, a menudo denominada "trineo NOP" o "diapositiva NOP". La carga útil real del exploit, normalmente un código shell, se coloca al final de esta secuencia. Esta disposición esencialmente "guía" el flujo de ejecución hacia la carga útil si una vulnerabilidad permite el control del puntero de instrucción.
La pulverización de montón se utiliza principalmente en ataques contra programas de software que presentan un error de memoria, normalmente un desbordamiento del búfer o una vulnerabilidad de uso después de la liberación. Estos errores pueden permitir que un atacante sobrescriba una dirección de memoria que, si se manipula con precisión, puede usarse para dirigir la ejecución al montón. La pulverización del montón ayuda a "preparar" el montón para esto, lo que hace más probable que una ejecución redirigida aterrice en la carga útil de un atacante.
Cómo funciona Heap Spray: disección de la técnica
La pulverización del montón funciona inundando el espacio del montón con copias de una secuencia de bytes deseada. A continuación se muestra una secuencia simplificada del procedimiento:
- La pulverización del montón se activa, a menudo a través de JavaScript en un entorno web.
- El heap spray llena el montón con múltiples bloques de memoria que contienen los datos del atacante.
- Los datos distribuidos están estructurados con un trineo NOP que conduce a la carga útil del exploit.
- Si hay un error explotable, la ejecución se puede redirigir a una dirección de memoria arbitraria.
- Dada la presencia generalizada de los datos difundidos, existe una alta probabilidad de que esta redirección conduzca a la carga útil del atacante.
- Luego se ejecuta la carga útil, proporcionando al atacante el resultado deseado, a menudo el control remoto del sistema.
Características clave de Heap Spray
Heap spray se caracteriza por varias características clave:
- Mayor tasa de éxito del ataque: La pulverización de montón aumenta las posibilidades de explotar con éxito una vulnerabilidad de corrupción de memoria.
- Manipulación de la memoria: Manipula el estado de la memoria del proceso para facilitar la ejecución de código arbitrario.
- Explotable en varios entornos: La pulverización de montón se puede implementar en numerosos entornos, como navegadores web o aplicaciones de servidor.
- A menudo combinado con otros exploits: La pulverización de montón se suele utilizar junto con otros exploits de vulnerabilidad para lograr el fin deseado.
Tipos de pulverización en montón
Las técnicas de pulverización en montón se pueden clasificar según el entorno de explotación y la naturaleza de la entrega de la carga útil.
| Tipo | Descripción |
|---|---|
| Pulverización de montón de JavaScript | Utilizado en ataques basados en web, JavaScript se utiliza para llenar el montón con cargas útiles maliciosas. |
| Aerosol de montón flash | Utiliza Adobe Flash para realizar la pulverización, normalmente en entornos web. |
| Pulverización de montón de Java | Utiliza subprogramas de Java para el spray, otro método para ataques basados en web. |
| Pulverización en montón de precisión | Se dirige a objetos específicos en el montón, lo que resulta útil en exploits de uso posterior a la liberación. |
Aplicaciones, desafíos y soluciones de Heap Spray
Los atacantes en el mundo cibernético utilizan predominantemente la pulverización de montón para explotar vulnerabilidades de software. Se ha utilizado ampliamente para crear malware sofisticado y ejecutar amenazas persistentes avanzadas (APT).
El principal desafío del heap spray desde una perspectiva de seguridad es su detección y prevención. Las soluciones de seguridad tradicionales basadas en firmas tienen dificultades para identificar ataques de heap spray debido a su naturaleza dinámica. Como tal, las soluciones modernas se basan en la detección basada en el comportamiento y el uso de técnicas de mitigación de exploits como la aleatorización del diseño del espacio de direcciones (ASLR) y la prevención de ejecución de datos (DEP).
Comparaciones y características
Comparando la pulverización en montón con otras técnicas similares como el pivote de pila y la programación orientada al retorno (ROP), la pulverización en montón destaca por su simplicidad y alta tasa de éxito. Si bien cada una de estas técnicas tiene características y casos de uso únicos, todas son técnicas para explotar vulnerabilidades de corrupción de memoria para ejecutar código arbitrario.
| Técnica | Características |
|---|---|
| Pulverización de montón | Sencillo, utilizado para aumentar la tasa de éxito de los ataques de corrupción de memoria. |
| Pivote de pila | Complejo, redirige los punteros de la pila a otra ubicación y se utiliza a menudo en ataques de desbordamiento del búfer. |
| ROP | Complejo, aprovecha fragmentos de código existentes ("gadgets") en la memoria, evitando ciertas mitigaciones de exploits. |
Perspectivas y tecnologías futuras
La eficacia de la pulverización de montón se ha reducido con el tiempo con la implementación de técnicas de prevención de ejecución y aleatorización de la memoria. Sin embargo, los atacantes continúan evolucionando sus métodos, creando técnicas de pulverización de montón más sofisticadas y precisas para eludir estas protecciones. Por ejemplo, la pulverización justo a tiempo (JIT) fue una técnica desarrollada para evitar DEP mediante la manipulación del código compilado JIT en la memoria.
Servidores proxy y Heap Spray
Los servidores proxy se pueden aprovechar en el contexto de un ataque de heap spray para enmascarar el origen del ataque, lo que dificulta a los investigadores rastrear el origen del ataque. Por otro lado, los servidores proxy seguros también pueden actuar como una capa de defensa, bloqueando el tráfico malicioso conocido o aislando los sistemas cliente de la exposición directa a contenido potencialmente dañino.
