Rozpylanie sterty to technika wykorzystywana przez hakerów w celu ułatwienia wykonania dowolnego kodu, zazwyczaj w ramach exploita wykorzystującego lukę w zabezpieczeniach oprogramowania. Działa poprzez alokację licznych struktur danych „stert” zawierających szkodliwy ładunek, zwiększając w ten sposób prawdopodobieństwo, że na przykład luka w zabezpieczeniach związana z przepełnieniem bufora spowoduje wykonanie kodu osoby atakującej.
Geneza sprayu stertowego i jego pierwsza wzmianka
Rozpylanie sterty jako technika exploitów ma swoje korzenie pod koniec lat 90. i na początku XXI wieku, kiedy Internet zyskiwał na popularności, a cyberbezpieczeństwo nie było tak solidne jak obecnie. Pierwsza poważna wzmianka o nim pojawiła się w pracy etycznego hakera i eksperta ds. cyberbezpieczeństwa SkyLined, który przedstawił wyczerpujące opisy i przykłady tej techniki. Spostrzeżenia SkyLined pomogły zilustrować wagę opryskiwania hałd jako wektora zagrożenia, co doprowadziło do wzmożenia wysiłków na rzecz łagodzenia jego skutków.
Spray sterty: dogłębne badanie
Rozpylanie sterty polega na zapełnianiu sterty – obszaru pamięci komputera używanego do dynamicznej alokacji pamięci – fragmentami danych zawierającymi określoną sekwencję bajtów, często nazywaną „slajdami NOP” lub „slajdem NOP”. Rzeczywisty ładunek exploita, zazwyczaj kod powłoki, jest umieszczany na końcu tej sekwencji. Układ ten zasadniczo „prowadzi” przepływ wykonywania do ładunku, jeśli luka pozwala na kontrolę wskaźnika instrukcji.
Rozpylanie sterty jest stosowane głównie w atakach na programy zawierające błąd pamięci, zazwyczaj przepełnienie bufora lub lukę w zabezpieczeniach związaną z użyciem po zwolnieniu. Błędy te mogą pozwolić atakującemu na nadpisanie adresu pamięci, który, jeśli zostanie precyzyjnie zmanipulowany, może zostać użyty do skierowania wykonania na stertę. Rozpylanie sterty pomaga „przygotować” stertę do tego, zwiększając prawdopodobieństwo, że przekierowane wykonanie wyląduje na ładunku atakującego.
Jak działa spray stertowy: analiza techniki
Rozpylanie sterty polega na zapełnieniu przestrzeni sterty kopiami żądanej sekwencji bajtów. Oto uproszczona sekwencja procedury:
- Rozpylanie sterty jest wyzwalane, często za pomocą JavaScript w środowisku internetowym.
- Spray sterty zapełnia stertę wieloma blokami pamięci zawierającymi dane atakującego.
- Rozpylone dane mają strukturę NOP prowadzącą do ładunku exploita.
- Jeśli występuje błąd, który można wykorzystać, wykonanie można przekierować na dowolny adres pamięci.
- Biorąc pod uwagę powszechną obecność rozpylonych danych, istnieje duże prawdopodobieństwo, że to przekierowanie doprowadzi do ładunku atakującego.
- Następnie wykonywany jest ładunek, zapewniając atakującemu pożądany rezultat, często zdalną kontrolę nad systemem.
Kluczowe cechy sprayu sterty
Spray stertowy charakteryzuje się kilkoma kluczowymi cechami:
- Zwiększony współczynnik powodzenia ataku: Rozpylanie sterty zwiększa szansę na pomyślne wykorzystanie luki w zabezpieczeniach powodującej uszkodzenie pamięci.
- Manipulacja pamięcią: Manipuluje stanem pamięci procesu, aby ułatwić wykonanie dowolnego kodu.
- Możliwość wykorzystania w różnych środowiskach: Rozpylanie sterty można wdrożyć w wielu środowiskach, takich jak przeglądarki internetowe lub aplikacje serwerowe.
- Często w połączeniu z innymi exploitami: Aby osiągnąć zamierzony cel, rozpylanie sterty jest zwykle stosowane w połączeniu z innymi exploitami wykorzystującymi luki w zabezpieczeniach.
Rodzaje sprayu stertowego
Techniki natryskiwania sterty można podzielić na kategorie w zależności od środowiska eksploatacji i charakteru dostarczania ładunku.
| Typ | Opis |
|---|---|
| Spray sterty JavaScript | Używany w atakach internetowych JavaScript służy do wypełniania sterty złośliwymi ładunkami. |
| Spray stosu błyskowego | Do przeprowadzania sprayu używa programu Adobe Flash, zazwyczaj w środowiskach internetowych. |
| Spray sterty Java | Wykorzystuje aplety Java do sprayu, co jest kolejną metodą ataków internetowych. |
| Precyzyjny spray stertowy | Celuje w określone obiekty na stercie, przydatne w exploitach typu use-after-free. |
Zastosowania, wyzwania i rozwiązania Heap Spray
Rozpylanie sterty jest wykorzystywane głównie przez atakujących w świecie cybernetycznym w celu wykorzystania luk w zabezpieczeniach oprogramowania. Jest szeroko stosowany w tworzeniu wyrafinowanego złośliwego oprogramowania i przeprowadzaniu zaawansowanych, trwałych zagrożeń (APT).
Głównym wyzwaniem związanym z rozpylaniem sterty z punktu widzenia bezpieczeństwa jest jego wykrywanie i zapobieganie. Tradycyjne rozwiązania bezpieczeństwa oparte na sygnaturach mają trudności z identyfikacją ataków typu „stert spray” ze względu na ich dynamiczny charakter. W związku z tym nowoczesne rozwiązania opierają się na wykrywaniu na podstawie zachowań i stosowaniu technik ograniczania exploitów, takich jak randomizacja układu przestrzeni adresowej (ASLR) i zapobieganie wykonywaniu danych (DEP).
Porównania i charakterystyka
Porównując rozpylanie sterty z innymi podobnymi technikami, takimi jak obracanie stosu i programowanie zorientowane na zwrot (ROP), rozpylanie sterty wyróżnia się prostotą i wysokim wskaźnikiem powodzenia. Chociaż każda z tych technik ma unikalną charakterystykę i przypadki użycia, wszystkie są technikami wykorzystującymi luki w zabezpieczeniach powodujące uszkodzenie pamięci w celu wykonania dowolnego kodu.
| Technika | Charakterystyka |
|---|---|
| Skupiony spray | Proste, stosowane w celu zwiększenia skuteczności exploitów powodujących uszkodzenie pamięci. |
| Obracanie stosu | Złożone, przekierowuje wskaźniki stosu do innej lokalizacji, często używane w atakach związanych z przepełnieniem bufora. |
| ROP | Złożony, wykorzystuje istniejące fragmenty kodu („gadżety”) w pamięci, omijając pewne zabezpieczenia przed exploitami. |
Przyszłe perspektywy i technologie
Skuteczność rozpylania sterty zmniejszyła się z biegiem czasu wraz z wdrożeniem technik randomizacji pamięci i zapobiegania wykonywaniu. Jednak napastnicy w dalszym ciągu rozwijają swoje metody, opracowując bardziej wyrafinowane i precyzyjne techniki rozpylania sterty w celu ominięcia tych zabezpieczeń. Na przykład rozpylanie just-in-time (JIT) było techniką opracowaną w celu ominięcia funkcji DEP poprzez manipulację kodem skompilowanym w pamięci JIT.
Serwery proxy i spray na sterty
Serwery proxy można wykorzystać w kontekście ataku polegającego na rozpylaniu sterty w celu zamaskowania źródła ataku, co utrudnia śledczym odnalezienie źródła ataku. Z drugiej strony bezpieczne serwery proxy mogą również działać jako warstwa obrony, blokując znany szkodliwy ruch lub izolując systemy klienckie od bezpośredniego narażenia na potencjalnie szkodliwą zawartość.
