Kỹ thuật tấn công BUFFER OVERFLOW

Người thực hiện: Lê Long Bảo Ngành : Mạng Máy Tính Lớp : MM03A CHƯƠNG 17 : BUFFER OVERFLOW 1 Lỗi “zero day” vượt qua sự kiểm soát của người sử dụng Window Sự tràn bộ nhớ đệm là thủ thuật đánh lừa hệ điều hành của Microsoft để hệ thống cấp quyền riêng cho kẻ tấn công Nhiều phiên bản của hệ điều hành Microsoft dễ bị tổn thương, nhưng trước tới nay chưa được tiết lộ, việc tràn bộ đệm do lỗi “zero day” có nguy cơ bị tổn thương mà qua đó cho phép một kẻ tấn công chiếm được quyền của hệ thống và kiểm soát máy tính. Theo nghiên cứu của công ty bảo mật Vupen, vấn đề này gây ra bởi một lỗi tràn bộ đệm trong bộ xử lý ‘win32k.sys’ khi lưu trữ các giá trị registry đã được xử lý với ‘reg_binary’, mà qua đó có thể cho phép người dùng không có đặc quyền phá bỏ sự quản lý của hệ thống hoặc thực thi mã nhị phân với hạt nhân (hệ thống) đặc quyền, bằng cách thay đổi các giá trị registry liên quan tới người dùng cuối được xác định bằng ký tự (EUDC) qua các mã. Theo tổ chức nghiên cứu an ninh Chester Wisniewski tại Sophos, một kẻ tấn công có thể sử dụng mã khóa liên quan tới EUDC “để mạo danh tài khoản hệ thống, và có quyền truy cập gần như không giới hạn cho tất cả các thành phần của hệ thống Windows”. 2 Tràn bộ nhớ đệm là gì Tràn bộ nhớ đệm trên ngăn xếp Tràn bộ nhớ đệm trên heap Điều khiển ngăn xếp Các bước tràn bộ nhớ đệm Cách thức tấn công 1 chương trình thực Sự phá vỡ ngăn xếp Khai thác sự biến đổi của tràn bộ nhớ đệm Cách xác định tràn bộ nhớ đệm Điều khiển, kiểm tra tràn bộ nhớ đệm Công cụ phát hiện tràn bộ nhớ đệm Các bước kiểm tra tràn bộ nhớ đệm 3 Phòng chống và công cụ đối phó 4  Lỗi tràn bộ đệm tổng quát xảy ra khi một bộ nhớ đệm đã được phân chia cho một không gian lưu trữ cụ thể có chứa nhiều dữ liệu được sao chép vào lớn hơn mức mà nó có thể xử lý.  Khi chương trình được biên dịch và chạy, nó sẽ chỉ định một phần của bộ nhớ có độ dài 11 bytes để chứa chuỗi tấn công.  Hàm Strcpy sẽ sao chép chuỗi “DDDDDDDDDDDDDD” vào chuỗi tấn công, lúc này bộ đệm sẽ vượt quá kích thước 11 bytes, dẫn tới tràn bộ đệm. 5 Đây là loại dễ bị tổn thương trong hệ thống dựa trên UNIX và NT. 6 Các chức năng trong ngôn ngữ lập trình C : strcat(), strcpy(), sprintf(), vsprintf(), bcopy(), gets() và scanf() có thể bị khai thác vì các hàm này không kiểm tra kích thước của bộ đệm. Các lập trình viên thường không tuân thủ đúng theo các chuẩn đã đặt ra khi tạo 1 phần mềm Các ngôn ngữ lập trình như C thường chứa những lỗ hổng Các bước kiểm tra phần mềm thường không được thực hiện đầy đủ, trong nhiều trường hợp chúng bị bỏ qua hoàn toàn 7 Bộ đệm 2 (Biến cục bộ 2) Bộ đệm 1 (Biến cục bộ 1) Quay lại con trỏ Hàm gọi các tham số Phần dưới của bộ nhớ Phần trên của bộ nhớ Thanh ghi dùng để ghi địa chỉ bên trong stack Các điểm SP nằm ở đây Hướng tăng dần của stack Hướng đi vào + Stack truy xuất các phần tử theo kiểu LIFO (Last in First out) sử dụng hàm chức năng , và tham chiếu tới các biến cục bộ. + Nó hoạt động như một bộ đệm, giữ các thông tin mà hàm cần + Được tạo ra vào thời điểm bắt đầu của hàm và giải phóng lúc kết thúc hàm +SP là một thanh ghi lưu giữ địa chỉ trỏ đến ô nhớ hiện tại của vùng nhớ stack.  Sự tràn bộ đệm trên stack xảy ra khi không gian bộ đệm trong stack không còn trống.  Kẻ tấn công truyền các mã độc hại lên stack và khi sự tràn bộ đệm xảy ra các mã độc hại này liền ghi đè lên các mã trước đó, các con trỏ phải trỏ lại để điều khiển mã độc hại. Một stack bình thường Stack khi bị kẻ tấn công gọi chức năng Stack khi một chức năng nào đó bị phá hoại 9  Heap là một khu vực của bộ nhớ được sử dụng bởi một ứng dụng và được cấp phát động tại thời gian chạy của các hàm, chẳng hạn như malloc().  Các biến tĩnh được lưu trữ trên stack cùng với dữ liệu được giao sử dụng giao diện malloc.  Heap lưu trữ tất cả các trường hoặc thuộc tính, hàm tạo và phương thức của một lớp hoặc một đối tượng. Khung nhớ Heap 10  Nếu một ứng dụng sao chép dữ liệu mà không kiểm tra mặc dù nó phù hợp với nơi được sao chép tới, thì kẻ tấn công có thể cung cấp một lượng lớn dữ liệu cho ứng dụng đó, thực hiện ghi đè lên thông tin quản lý của heap.  Kẻ tấn công làm một bộ nhớ đệm bị tràn lên phần dưới của heap, ghi đè lên các biến động khác gây nên các biến đổi bất ngờ và không mong muốn.  lưu ý: trong hầu hết các trường hợp, điều này sẽ cho phép kẻ tấn công kiểm soát được việc thực hiện của chương trình [...]... các hàm tiêu chuẩn, đặc biệt là các việc liên quan tới chuỗi và đầu vào hoặc đầu ra 26 Các công cụ BOU có thể được sử dụng bởi một kẻ tấn công nhằm kiểm tra các ứng dụng Web để tạo điều kiện cho lỗi tràn bộ đệm Công cụ này cần 2 đầu vào: + Các tập tin “yêu cầu”, dùng để kiểm tra + Cách thức để nhiều mã cùng tấn công (quy định trong một tập tin gọi là “lệnh”) Nó lấy một tập tin yêu cầu để kiểm tra và... ráp và ngôn ngữ máy Quen với các công cụ biên dịch và sửa lỗi như gdb Kiến thức ngôn ngữ lập trình C và Perl 14 I Tìm sự hiện diện và vị trí của lỗ hổng tràn bộ đệm II Ghi nhiều dữ liệu vào bộ đệm hơn mức nó có thể xử lý III Ghi đè lên địa chỉ quay về của hàm IV Thay đổi luồng thực thi bằng mã được hacker chèn vào 15 Giả sử rằng một hàm chuỗi bị khai thác, kẻ tấn công có thể gửi một chuỗi dài đầu... IV Thay đổi luồng thực thi bằng mã được hacker chèn vào 15 Giả sử rằng một hàm chuỗi bị khai thác, kẻ tấn công có thể gửi một chuỗi dài đầu vào Con trỏ trả về của hàm tiến hành ghi đè, và kẻ tấn công thành công trong việc thay đổi luồng thực hiện lệnh Nếu người sử dụng chèn vào mã đầu vào, anh ta hoặc cô ta biết chính xác địa chỉ và kích thước của ngăn xếp và làm con trỏ trở về hướng tới đoạn mã... xây dụng lại chỗ bị khai thác Sử dụng bộ phận, phân tách trình gỡ lỗi Sử dụng các công cụ phát hiện tràn bộ đệm Nếu máy chủ web bị treo, tìm kiếm $$$$$$$” để biết vị trí tràn 25  Cung cấp một số lượng lớn các ứng dụng, dữ liệu và kiểm tra các hành vi bất thường Biến cục bộ Hàm tiêu chuẩn Trong trường hợp này, kẻ tấn công có thể làm cho các chuỗi khai báo trông giống như các biến cục bộ trong các hàm... của NOP +Kẻ tấn công làm tràn bộ đệm với các lệnh dài của NOP , lúc này CPU sẽ không làm gì cả cho tới khi nó nhận được “sự kiện chính” (trước con trỏ quay về) + ADMutate (bởi K2) chấp nhận một lỗi tràn bộ đệm nhằm khai thác như là đầu vào và ngẫu nhiên tạo ra một phiên bản có chức năng tương đương (đa hình) 13 Hiểu biết về tiến trình, bộ nhớ stack và heap Hiểu biết về cách hệ thống gọi các công việc... định về độ dài chuỗi Điều này có nghĩa là nó sẽ đọc các ký tự mà nó thấy cần thiết đến khi kết thúc dòng, ngay cả khi nó vượt qua vị trí cuối cùng được phân bổ của bộ nhớ Biết được điều này, một kẻ tấn công có thể gây tràn bộ nhớ lên các lệnh nguy hiểm, và chạy bất kỳ lệnh nào mà anh ấy hay cô ấy muốn 23 Đối với NOP Ngẫu nhiên thay thế các NOPs với các phân đoạn chức năng tương đương của mã (e.g.:...11 I Shellcode là một mã nhỏ được sử dụng trong việc khai thác lỗ hổng của một phần mềm II Bộ đệm là mục tiêu mềm cho các kẻ tấn công vì chúng rất dễ tràn nếu có điều kiện phù hợp III Shellcode gây tràn bộ đệm, viết bằng hợp ngữ, khai thác các lỗ hổng trong ngăn xếp và bộ nhớ quản lí heap 12 + Hầu hết các CPU đều có một lệnh No... quyền tương tự và có thể điều khiển truy cập bình thường  Sau đó anh ta hoặc cô ta có thể khai thác một lỗi tràn bộ đệm cục bộ để đạt được quyền truy cập của siêu người dùng  Sau khi chiếm được, kẻ tấn công có thể dùng backdoor làm cửa sau để tạo lại kết nối cho lần sau 20 Ví dụ của việc tràn ngăn xếp không thể kiểm soát Ví dụ của việc tràn heap không thể kiểm soát /*Đây là một chương trình cho thấy... hành ghi đè, ví dụ UEF (bộ lọc ngoại lệ chưa xử lý) 2 Các địa chỉ khác có thể là địa chỉ của mã người dùng cung cấp cần phải được thực hiện 28     Hướng dẫn sử dụng kiểm soát bộ mã Trình biên dịch kỹ thuật Hỗ trợ thư viện an toàn hơn C Vô hiệu hóa việc thực thi ngăn xếp 29       Dùng các ngôn ngữ an toàn hơn như Java,C# Đánh dấu ngăn xếp khi không thực hiện, và để vị trí ngăn xếp ngẫu nhiên... hiện trên Solaris) Ngăn chặn sử dụng các hàm nguy hiểm: gets, strcpy, … Ngăn chặn địa chỉ trả về bị ghi đè Ngăn ngừa tất cả các thông tin nhạy cảm không bị ghi đè 31      DEP là một tập hợp của các công nghệ phần cứng và phần mềm theo dõi chương trình để xác minh xem chúng có sử dụng hệ thống bộ nhớ an toàn và bảo mật Nó ngăn chặn các ứng dụng truy cập bộ nhớ không được giao của tiến trình này và . : BUFFER OVERFLOW 1 Lỗi “zero day” vượt qua sự kiểm soát của người sử dụng Window Sự tràn bộ nhớ đệm là thủ thuật đánh lừa hệ điều hành của Microsoft để hệ thống cấp quyền riêng cho kẻ tấn công Nhiều. vào I II III IV 16 Giả sử rằng một hàm chuỗi bị khai thác, kẻ tấn công có thể gửi một chuỗi dài đầu vào. Con trỏ trả về của hàm tiến hành ghi đè, và kẻ tấn công thành công trong việc thay đổi luồng thực hiện lệnh. Nếu. với nơi được sao chép tới, thì kẻ tấn công có thể cung cấp một lượng lớn dữ liệu cho ứng dụng đó, thực hiện ghi đè lên thông tin quản lý của heap.  Kẻ tấn công làm một bộ nhớ đệm bị tràn lên