L'heap spraying è una tecnica utilizzata dagli hacker per facilitare l'esecuzione di codice arbitrario, in genere come parte di un exploit contro una vulnerabilità del software. Funziona allocando numerose strutture di dati "heap" contenenti payload dannosi, aumentando così la probabilità che una vulnerabilità di buffer overflow, ad esempio, provochi l'esecuzione del codice dell'aggressore.
La genesi di Heap Spray e la sua prima menzione
L’heap spraying come tecnica di exploit affonda le sue radici tra la fine degli anni ’90 e l’inizio degli anni 2000, quando Internet stava guadagnando una popolarità diffusa e la sicurezza informatica non era così solida come oggi. La sua prima menzione importante è stata nel lavoro dell’hacker etico ed esperto di sicurezza informatica SkyLined, che ha fornito descrizioni complete ed esempi della tecnica. Le intuizioni di SkyLined hanno contribuito a illustrare la gravità dell'heap spraying come vettore di minaccia, portando a maggiori sforzi per mitigarne gli impatti.
Heap Spray: un esame approfondito
L'heap spraying implica il popolamento dell'heap – una regione della memoria di un computer utilizzata per l'allocazione dinamica della memoria – con blocchi di dati contenenti una sequenza di byte specifica, spesso definita “slitta NOP” o “slitta NOP”. Il carico utile effettivo dell'exploit, in genere uno shellcode, viene posizionato alla fine di questa sequenza. Questa disposizione essenzialmente “guida” il flusso di esecuzione al carico utile se una vulnerabilità consente il controllo del puntatore delle istruzioni.
L'heap spraying viene utilizzato principalmente negli attacchi contro programmi software che presentano un bug di memoria, in genere un buffer overflow o una vulnerabilità use-after-free. Questi bug possono consentire a un utente malintenzionato di sovrascrivere un indirizzo di memoria che, se manipolato con precisione, può essere utilizzato per dirigere l'esecuzione nell'heap. L'heap spraying aiuta a "preparare" l'heap per questo, rendendo più probabile che un'esecuzione reindirizzata arrivi al carico utile di un utente malintenzionato.
Come funziona l'Heap Spray: dissezione della tecnica
L'heap spraying funziona inondando lo spazio dell'heap con copie della sequenza di byte desiderata. Ecco una sequenza semplificata della procedura:
- Lo spray dell'heap viene attivato, spesso tramite JavaScript in un ambiente web.
- Lo spray dell'heap popola l'heap con più blocchi di memoria contenenti i dati dell'aggressore.
- I dati distribuiti sono strutturati con una slitta NOP che porta al carico utile dell'exploit.
- Se è presente un bug sfruttabile, l'esecuzione può essere reindirizzata a un indirizzo di memoria arbitrario.
- Data la diffusa presenza dei dati distribuiti, c'è un'alta probabilità che questo reindirizzamento porti al carico utile dell'aggressore.
- Il payload viene quindi eseguito, fornendo all'aggressore il risultato desiderato, spesso il controllo remoto del sistema.
Caratteristiche principali di Heap Spray
Heap spray è caratterizzato da diverse caratteristiche chiave:
- Aumento del tasso di successo degli attacchi: L'heap spraying aumenta le possibilità di sfruttare con successo una vulnerabilità legata al danneggiamento della memoria.
- Manipolazione della memoria: Manipola lo stato della memoria del processo per facilitare l'esecuzione di codice arbitrario.
- Sfruttabile in vari ambienti: L'heap spraying può essere implementato in numerosi ambienti, come browser Web o applicazioni server.
- Spesso abbinato ad altri exploit: L'heap spraying viene solitamente utilizzato insieme ad altri exploit di vulnerabilità per ottenere il risultato desiderato.
Tipi di spruzzo dell'heap
Le tecniche di heap spray possono essere classificate in base all'ambiente di sfruttamento e alla natura della consegna del carico utile.
| Tipo | Descrizione |
|---|---|
| Spray heap JavaScript | Utilizzato negli attacchi basati sul Web, JavaScript viene utilizzato per riempire l'heap con payload dannosi. |
| Spruzzo di cumuli flash | Utilizza Adobe Flash per condurre lo spray, in genere in ambienti web. |
| Spray per heap Java | Utilizza applet Java per lo spray, un altro metodo per attacchi basati sul web. |
| Spruzzatore di precisione | Prende di mira oggetti specifici nell'heap, utili negli exploit use-after-free. |
Applicazioni, sfide e soluzioni di Heap Spray
L'heap spraying viene utilizzato prevalentemente dagli aggressori nel mondo informatico per sfruttare le vulnerabilità del software. È stato ampiamente utilizzato nella creazione di malware sofisticati e nell'esecuzione di minacce persistenti avanzate (APT).
La sfida principale con l'heap spraying dal punto di vista della sicurezza è il suo rilevamento e prevenzione. Le tradizionali soluzioni di sicurezza basate su firma faticano a identificare gli attacchi heap spray a causa della loro natura dinamica. Pertanto, le soluzioni moderne si basano sul rilevamento basato sul comportamento e sull’uso di tecniche di mitigazione degli exploit come Address Space Layout Randomization (ASLR) e Data Execution Prevention (DEP).
Confronti e caratteristiche
Confrontando l'heap spraying con altre tecniche simili come lo stack pivoting e la programmazione orientata al ritorno (ROP), l'heap spraying si distingue per la sua semplicità e l'alto tasso di successo. Sebbene ciascuna di queste tecniche abbia caratteristiche e casi d'uso unici, sono tutte tecniche per sfruttare le vulnerabilità di corruzione della memoria per eseguire codice arbitrario.
| Tecnica | Caratteristiche |
|---|---|
| Spruzzo del mucchio | Semplice, utilizzato per aumentare il tasso di successo degli exploit di danneggiamento della memoria. |
| Stack Pivot | Complesso, reindirizza i puntatori dello stack in un'altra posizione, spesso utilizzato negli attacchi di buffer overflow. |
| ROP | Complesso, sfrutta i frammenti di codice esistenti ("gadget") in memoria, ignorando alcune mitigazioni degli exploit. |
Prospettive e tecnologie future
L'efficacia dell'heap spraying si è ridotta nel tempo con l'implementazione della randomizzazione della memoria e delle tecniche di prevenzione dell'esecuzione. Tuttavia, gli aggressori continuano a evolvere i propri metodi, creando tecniche di heap spray più sofisticate e precise per aggirare queste protezioni. Ad esempio, lo spray just-in-time (JIT) era una tecnica sviluppata per aggirare il DEP manipolando il codice compilato JIT in memoria.
Server proxy e Heap Spray
I server proxy possono essere sfruttati nel contesto di un attacco heap spray per mascherare l'origine dell'attacco, rendendo più difficile per gli investigatori risalire alla fonte dell'attacco. D'altro canto, i server proxy sicuri possono anche fungere da livello di difesa, bloccando il traffico dannoso noto o isolando i sistemi client dall'esposizione diretta a contenuti potenzialmente dannosi.
