Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 11: Phần mềm mã độc

BÀI 11. PHẦN MỀM MÃ ĐỘC

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

1

Nội dung

• Giới thiệu về phần mềm mã độc

• Virus

• Trojan

• Worm

• Phát hiện và giảm thiểu nguy cơ tấn công bằng phần

mềm độc hại

2

1

1. GIỚI THIỆU CHUNG

3

Khái niệm

• Phần mềm độc hại(malicious software hoặc malware) là

những chương trình máy tính mà khi thực thi sẽ gây tổn

hại tới tài nguyên của hệ thống hoặc chiếm đoạt một

phần/toàn bộ quyền điều khiển hệ thống

• Phân loại:

Virus: tự lây nhiễm vào các file

Worm: tự lây nhiễm vào các chương trình thực thi

Trojan: chương trình ẩn giấu trong các tệp tin có vẻ vô

hại, không có khả năng tự lây nhiễm

Sự phân biệt các loại này là không rõ ràng. Trong bài

giảng sử dụng thuật ngữ quen thuộc là “virus”

4

2

Các hành vi gây hại

• Phá hủy dữ liệu, phần cứng

• Nghe trộm hoạt động của người dùng trên các thiết bị vào

ra(Keylogging)

• Đánh cắp thông tin (spyware)

• Mã hóa dữ liệu (ransomware)

• Đánh cắp tài nguyên tính toán (coinminer)

• Tạo cửa hậu (backdoor) để kẻ tấn công xâm nhập và điều

khiển

• Che giấu hoạt động(rootkit)

• Thực hiện các hành vi tấn công

Các hành vi này có thể được thực hiện ngay hoặc đợi điều

kiện nào đó (time bomb, logic bomb)

5

Các con đường lây nhiễm

• Email

• Ứng dụng truyền thông điệp (Instant messaging)

• Các thiết bị lưu trữ di động

• Chương trình giả mạo

• Tiện ích chia sẻ file trong mạng LAN

• Phần mềm bẻ khóa bản quyền

• Chương trình chia sẻ file

• Lỗ hổng phần mềm

• …

6

3

Một kịch bản phát tán và lây nhiễm

3. Nạn nhân

click vào

đường dẫn

2. Gửi email

cho nạn nhân

1. Upoad

malware

lên Server

4. Kết nối tới

Malware Server

6. Nạn nhân

Malware

Server

kích hoạt

5. Download

7

Kịch bản khác

• Sử dụng các công cụ khai thác lỗ hổng

Web

1. Truy cập

Server

website vô hại

Website

vô hại

2. Chuyển

hướng kết nối

5. Khai thác lỗ

hổng

3. Do thám và

thu thập thông

tin máy trạm

nạn nhân

4. Phát hiện lỗ

hổng ATBM

8

4

Cách thức hoạt động của virus

• Virus thông thường có 3 đoạn mã:

Đoạn mã lây nhiễm: cho phép virus tự sao chép bản thân nó và lây

nhiễm từ chương trình này sang chương trình khác

Đoạn mã kích hoạt: Là các sự kiện hoặc điều kiện xác định khi nào

hoạt động chính sẽ được kích hoạt

Đoạn mã hoạt động: phần thực hiện các hành động phá hoại của

virus

• Virus được mô tả với 2 đặc trưng:

Cách thức lây nhiễm

Các hành vi phá hoại

9

Cơ chế tiêm nhiễm

Trước khi nhiễm

Sau khi nhiễm

• Nguyên tắc cơ bản: Virus thay thế lệnh đầu tiên của file bị nhiễm

(.exe) bằng một lệnh JUMP tới đoạn mã thực thi của virus. Kết thúc

đoạn mã thực thi của virus là lệnh JUMP khác để nhảy tới lệnh đầu

tiên của chương trình ban đầu

10

5

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN

Cuộc đua giữa phát hiện và lẩn tránh

11

Phát hiện virus

• Phương pháp phổ biến: Phát hiện dựa trên đặc trưng

Thu thập các mẫu virus và xây dựng CSDL đặc trưng về các virus.

Thông thường là các đoạn mã lây nhiễm ở đầu file

Phát hiện: So sánh các byte trên file với những mẫu virus đã có

• Nếu là tin tặc, bạn sẽ làm gì?

12

6

Cách thức lẩn tránh

• Làm cho đặc trưng trở nên khó tìm kiếm hơn

Original program

Nối thêm

Virus

Original program

jmp

Original program

Bao quanh

Chèn giữa

jmp

Original program

13

Polymorphic virus – Virus đa hình

• Thay đổi mã nguồn một cách ngẫu nhiên

Virus

Original program

decrypt

Encrypted virus code

jmp

Virus code

14

7

Polymorphic virus – Lây nhiễm

• Thay đổi khóa và mã hóa lại mã nguồn

decrypt

Encrypted virus code

jmp

Virus code

Change key and encrypt

Encrypted virus code

15

Polymophic virus – Phát hiện

• Ý tưởng 1: Sử dụng đặc trưng “hẹp” để phát hiện trình

giải mã decrypter

Số byte mã nguồn cần so sánh ít hơn  dễ phát hiện nhầm

Tin tặc có thể nhanh chóng thay đổi trình giải mã

• Ý tưởng 2: Thực thi để phát hiện sự có mặt của đặc trưng

trên mã nguồn đã giải mã

Vấn đề: Thực thi đến thời điểm nào thì so sánh đặc trưng?

• Làm thế nào để lẩn tránh chương trình phát hiện virus?

16

8

Metamorphic Virus

T-1000 in Terminator 2

17

Metamorphic Virus

• Virus siêu đa hình: sử dụng đoạn mã đặc biệt

(metamorphic code) để tự thay đổi mã nguồn về mặt ngữ

nghĩa khi thực thi

 Không thay đổi ngữ nghĩa ở mức cao hơn (vẫn giữ nguyên các

chức năng, tính năng)

• Một số kỹ thuật thực hiện:

Tạo ra các đoạn mã dư thừa ngẫu nhiên

Thay đổi các thanh ghi

Thay đổi trình tự trong biểu thức điều kiện

Thay đổi trình tự các câu lệnh xử lý không có ràng buộc với nhau

Thay thế các thuật toán

18

9

Win95/Regswap(1998)

19

Win32/Evol(2000)

20

10

Zperm.A(2000)

21

Phát hiện virus siêu đa hình

• Phát hiện dựa trên hành vi (Behavior-based detection)

Phân tích động

Phân tích tĩnh

• Thực thi mã độc trên môi

trường Sandbox và quan

sát hoạt động của mã độc

• Sử dụng kỹ thuật dịch

ngược để phân tích mã

thực thi

• Ưu điểm: thời gian phân

tích nhanh, có thể xác

định ngay cách thức hoạt

động của virus

• Ưu điểm: không cần kích

hoạt mã độc, xác định

được tất cả các cơ chế

hoạt động, hành vi của

mã độc

• Nhược điểm: yêu cầu môi

trường an toàn để phân

tích, không xác định được

hết tất cả các hành vi

• Hạn chế: phức tạp, đòi

hỏi trình độ nhân lực cao

hơn, mất nhiều thời gian

22

11

Quy trình phân tích

Tạo môi trường Sandbox để phân tích

• Bước 1: Tạo các máy ảo(Virtualbox, Hyper-V, …) và các

môi trường ảo hóa khác nếu cần(mạng, CSDL…)

• Bước 2: Cài đặt hệ điều hành trên máy ảo

• Bước 3: Tắt hoặc hạn chế hoạt động của cạc mạng trên

máy ảo để cách ly với môi trường thực

• Bước 4: Tắt các chức năng chia sẻ file, thư mục

• Bước 5: Chuyển mã độc vào môi trường phân tích

Môi trường phân tích phải cách ly hoàn toàn với môi

trường làm việc và được giám sát đầy đủ

23

Quy trình phân tích

Phân tích tĩnh

• Bước 1: Dịch ngược mã nguồn

• Bước 2: Thu thập thông tin:

Giá trị các xâu ký tự: sử dụng công cụ BinText

Các kỹ thuật đóng gói, nén, mã hóa của virus và thực hiện các thao

tác giải nén, giải mã cần thiết: sử dụng công cụ UPX

Phân tích động

• Bước 3: Thiết lập kết nối mạng(vật lý) cho môi trường phân

tích. Lưu ý, giám sát chặt chẽ và không kết nối với mạng tác

nghiệp của tổ chức

• Bước 4: Kích hoạt virus và thu thập thông tin tiến trình thực thi

của virus, thông tin hệ thống khi virus hoạt động. Sử dụng các

công cụ Process Monitor và Process Explorer

24

12

Quy trình phân tích

• Bước 5: Ghi nhận các kết nối mạng(logic) mà virus tạo ra.

Bắt và phân tích lưu lượng phát sinh trên các kết nối này.

Các công cụ có thể sử dụng: Wireshark, tcpdump,

NetResistent, TCPView

• Bước 6: Xác định các tệp tin mới, tiến trình mới được tạo

ra, sự thay đổi các giá trị registry trên hệ thống (sử dụng

RegShot)

• Bước 7: Phân tích mã thực thi trên RAM, sử dụng công

cụ OllyDbg, ProcDump

25

Lẩn tránh

• Chống phân tích tĩnh: Tạo ra các đoạn mã phức tạp để

che giấu hoạt động thực sự

• Chống phân tích động:

Phát hiện môi trường thực thi để thay đổi hành vi

Tạo ra các hành động khiến quá trình thực thi kéo dài

• Ứng phó của phần mềm anti-virus:

Tìm kiếm và bỏ qua các đoạn mã/hành vi vô nghĩa

Mô hình hóa các hành vi chung

• Tiếp tục…

 Cuộc đua giữa tin tặc và phần mềm AV mà tin tặc

thường bước đi trước(Tại sao?)

26

13

Rootkit/Stealth Virus

• Có khả năng ẩn mình trước các phần mềm phát hiện

virus.

• Cơ chế chung: sử dụng kỹ thuật hook để chặn các sự

kiện và can thiệp vào quá trình xử lý sự kiện

• User-level rootkit: hook vào hàm thư viện

Dễ bị phát hiện

• Kernel-level rootkit: hook vào các hàm thực thi lời gọi hệ

thống, hàm xử lý ngắt, driver điều khiển thiết bị, firmware

của thiết bị

Khó bị phát hiện

• Virtualization-based rootkit: ẩn mình trong môi trường ảo

hóa  gần như không thể bị phát hiện

27

Phát hiện và phòng chống rootkit

• Phát hiện dựa trên hành vi

Phát hiện các hành vi hook

Sự biến đổi của số lượng, tần suất và thứ tự thực hiện các lời gọi

hệ thống

• Kiểm tra toàn vẹn tập tin hệ thống

• Phát hiện dựa trên sự sai khác với hệ thống tham chiếu

28

14

3. TROJAN

29

Thiệt hại tài chính do Trojan

The state of financial Trojans 2014, Symantec

30

15

Cách thức tạo và phát tán

• Bước 1: Viết mã nguồn của Trojan

• Bước 2: Tạo gói cài đặt chưa Trojan

• Bước 3: Mã hóa che giấu để ẩn tránh chương trình AV

• Bước 4: Bao gói Trojan trong một phần mềm tiện ích

Tất cả các bước trên có thể thực hiện bằng công cụ

• Bước 5: Phát tán trên mạng

• Bước 6: Nhiễm và kích hoạt trên máy nạn nhân

Office 2010

Toolkit

Bao gói

TrojanDownloader

:Win32/Agent

Office 2010

31

Toolkit.exe

31

Một số loại Trojan

• Defacement Trojan: giao diện chương trình bao gói giống

với các phần mềm quen thuộc

• Bonet Trojan: biến máy tính nạn nhân thành phần tử trong

mạng lưới bị điều khiển bởi tin tặc để tấn công mạng

• Proxy Server Trojan: cho phép tin tặc sử dụng máy tính

nạn nhân như một proxy để kết nối Internet

• FTP Trojan: lén lút cài đặt dịch vụ FTP trên máy nạn

nhân, cho phép tin tặc đánh cắp file, thư mục bất kỳ

• Remote Access Trojan: cho phép tin tặc điều khiển máy

tính nạn nhân từ xa

• ICMP Trojan: cho phép tin tặc đánh cắp dữ liệu và ngụy

trang dưới dạng các thông điệp ICMP

32

16

Phòng chống và giảm thiểu

• Tránh mở các file đính kèm từ các email không rõ nguồn

gốc

• Sử dụng firewall chặn tất cả các cổng dịch vụ không cần

thiết

• Tránh nhận các file từ ứng dụng tin nhắn

• Gia cố hệ thống, tắt các chức năng không cần thiết trên

máy tính

• Kiểm soát lưu lượng nội bộ

• Không tải và thực thi các file ứng dụng từ nguồn lạ

• Cập nhật các bản vá bảo mật

33

Phòng chống và giảm thiểu

• Quét, rà soát virus trên các thiết bị nhớ lưu động(USB

drive, CD/DVD, thẻ nhớ, thiết bị di động,…) khi kết nối với

máy tính

• Phân quyền người dùng

• Sử dụng phần mềm bản quyền. Không dùng các công cụ

bẻ khóa, cung cấp mã bản quyền

• Cài đặt phần mềm diệt virus

• Xây dựng chính sách và đào tạo người dùng

34

17

Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 11: Phần mềm mã độc - Bùi Trọng Tùng