13 Компьютерные атаки и технологии их обнаружения

13

Компьютерные атаки и технологии их обнаружения

До сих пор нет точного определения термина «атака» (вторжение, нападение). Каждый специалист в области безопасности трактует его по-своему.Наиболее правильным и полным я считаю следующее определение.

Атакой на информационную систему называются преднамеренные действия злоумышленника, использующие уязвимости информационной системы и приводящие к нарушению доступности, целостности и конфиденциальности обрабатываемой информации.

Устраним уязвимости информационной системы — устраним и возможность реализации атак.

На сегодняшний день считается неизвестным, сколько существует методов атак. Говорят о том, что до сих пор отсутствуют какие-либосерьезные математические исследования в этой области. Но еще в 1996 году Фред Коэн описал математические основы вирусной технологии. В этой работе доказано, что число вирусов бесконечно. Очевидно, что и число атак бесконечно, поскольку вирусы — это подмножество множества атак.

Модели атак

Традиционная модель атаки строится по принципу «один к одному» (рис. 1) или «один ко многим» (рис. 2), т.е. атака исходит из одного источника. Разработчики сетевых средств защиты (межсетевых экранов, систем обнаружения атак и т.д.) ориентированы именно на традиционную модель атаки. В различных точках защищаемой сети устанавливаются агенты (сенсоры) системы защиты, которые передают информацию на центральную консоль управления. Это облегчает масштабирование системы, обеспечивает простоту удаленного управления и т.д. Однако такая модель не справляется с относительно недавно (в 1998 г.) обнаруженной угрозой — распределенными атаками.

Рис. 1. Отношение «один к одному»

В модели распределенной атаки используются иные принципы. В отличие от традиционной модели в распределенной модели используются отношения

«многие к одному» (рис. 3) и «многие ко многим» (рис. 4).

Рис. 2. Отношение «один ко многим»

Рис. 3. Отношение «многие к одному»

Рис. 4. Отношение «многие ко многим»

2

Распределенные атаки основаны на «классических» атаках типа «отказ в обслуживании», а точнее на их подмножестве, известном как Flood-атаки илиStorm-атаки (указанные термины можно перевести как «шторм», «наводнение» или «лавина»). Смысл данных атак заключается в посылке большого количества пакетов на атакуемый узел. Атакуемый узел может выйти из строя, поскольку он «захлебнется» в лавине посылаемых пакетов и не сможет обрабатывать запросы авторизованных пользователей. По такому принципу работают атакиSYN-Flood,Smurf, UDP Flood, Targa3 и т.д. Однако в том случае, если пропускная способность канала до атакуемого узла превышает пропускную способность атакующего или атакуемый узел некорректно сконфигурирован, то к «успеху» такая атака не приведет. Например, с помощью этих атак бесполезно пытаться нарушить работоспособность своего провайдера. Но распределенная атака происходит уже не из одной точки Internet, а сразу из нескольких, что приводит к резкому возрастанию трафика и выведению атакуемого узла из строя. Например, по даннымРоссии-Онлайнв течение двух суток, начиная с 9 часов утра 28 декабря 2000 г. крупнейшийInternet-провайдерАрмении «Арминко» подвергался распределенной атаке. В данном случае к атаке подключились более 50 машин из разных стран, которые посылали по адресу «Арминко» бессмысленные сообщения. Кто организовал эту атаку, и в какой стране находился хакер — установить было невозможно. Хотя атаке подвергся в основном «Арминко», перегруженной оказалась вся магистраль, соединяющая Армению с всемирной паутиной. 30 декабря благодаря сотрудничеству «Арминко» и другого провайдера — «АрменТел» — связь была полностью восстановлена. Несмотря на это компьютерная атака продолжалась, но с меньшей интенсивностью.

Этапы реализации атак

Можно выделить следующие этапы реализации атаки:

1.предварительные действия перед атакой или «сбор информации»,

2.собственно «реализация атаки»,

3.завершение атаки.

Обычно, когда говорят об атаке, то подразумевают именно второй этап, забывая о первом и последнем. Сбор информации и завершение атаки («заметание следов») в свою очередь также могут являться атакой и могут быть разделены на три этапа (см. рис. 5).

Рис. 5. Этапы реализации атаки

Cбор информации — это основной этап реализации атаки. Именно на данном этапе эффективность работы злоумышленника является залогом «успешности» атаки. Сначала выбирается цель атаки и собирается информация о ней

3

(тип и версия операционной системы, открытые порты и запущенные сетевые сервисы, установленное системное и прикладное программное обеспечение и его конфигурация и т.д.). Затем идентифицируются наиболее уязвимые места атакуемой системы, воздействие на которые приводит к нужному злоумышленнику результату. Злоумышленник пытается выявить все каналы взаимодействия цели атаки с другими узлами. Это позволит не только выбрать тип реализуемой атаки, но и источник ее реализации. Например, атакуемый узел взаимодействует с двумя серверами под управлением ОС Unix и Windows NT. С одним сервером атакуемый узел имеет доверенные отношения, а с другим — нет. От того, через какой сервер злоумышленник будет реализовывать нападение, зависит, какая атака будет задействована, какое средство реализации будет выбрано и т.д. Затем, в зависимости от полученной информации и желаемого результата, выбирается атака, дающая наибольший эффект. Например: SYN Flood, Teardrop, UDP Bomb — для нарушения функционирования узла; CGI-скрипт— для проникновения на узел и кражи информации; PHF — для кражи файла паролей и удаленного подбора пароля и т.п.

Традиционные средства защиты, такие как межсетевые экраны или механизмы фильтрации в маршрутизаторах, вступают в действие лишь на втором этапе реализации атаки, совершенно «забывая» о первом и третьем. Это приводит к тому, что зачастую совершаемую атаку очень трудно остановить даже при наличии мощных и дорогих средств защиты. Пример тому — распределенные атаки. Логично было бы, чтобы средства защиты начинали работать еще на первом этапе, т.е. предотвращали бы возможность сбора информации об атакуемой системе. Это позволило бы если и не полностью предотвратить атаку, то хотя бы существенно усложнить работу злоумышленника. Традиционные средства также не позволяют обнаружить уже совершенные атаки и оценить ущерб после их реализации, т.е. не работают на третьем этапе реализации атаки. Следовательно, невозможно определить меры по предотвращению таких атак впредь.

В зависимости от желаемого результата нарушитель концентрируется на том или ином этапе реализации атаки. Например: для отказа в обслуживании подробно анализируется атакуемая сеть, в ней выискиваются лазейки и слабые места; для хищения информации основное внимание уделяется незаметному проникновению на атакуемые узлы при помощи обнаруженных ранее уязвимостей.

Рассмотрим основные механизмы реализации атак. Это необходимо для понимания методов обнаружения этих атак. Кроме того, понимание принципов действий злоумышленников — залог успешной обороны сети.

1. Сбор информации

Первый этап реализации атак — это сбор информации об атакуемой системе или узле. Он включает такие действия как определение сетевой топологии, типа и версии операционной системы атакуемого узла, а также доступных се-

4

тевых и иных сервисов и т.п. Эти действия реализуются различными методами.

Изучение окружения

На этом этапе нападающий исследует сетевое окружение вокруг предполагаемой цели атаки. К таким областям, например, относятся узлы Internetпровайдера «жертвы» или узлы удаленного офиса атакуемой компании. На этом этапе злоумышленник может пытаться определить адреса «доверенных» систем (например, сеть партнера) и узлов, которые напрямую соединены с целью атаки (например, маршрутизатор ISP) и т.д. Такие действия достаточно трудно обнаружить, поскольку они выполняются в течение достаточно длительного периода времени и снаружи области, контролируемой средствами защиты (межсетевыми экранами, системами обнаружения атак и т.п.).

Идентификация топологии сети

Существует два основных метода определения топологии сети, используемых злоумышленниками:

1.изменение TTL (TTL modulation),

2.запись маршрута (record route).

По первому методу работают программы traceroute для Unix и tracert для Windows. Они используют поле Time to Live («время жизни») в заголовке IPпакета, которое изменяется в зависимости от числа пройденных сетевым пакетом маршрутизаторов. Для записи маршрута ICMP-пакетаможет быть использована утилита ping . Зачастую сетевую топологию можно выяснить при помощи протокола SNMP, установленного на многих сетевых устройствах, защита которых неверно сконфигурирована. При помощи протокола RIP можно попытаться получить информацию о таблице маршрутизации в сети и т.д.

Многие из этих методов используются современными системами управ-

ления (например, HP OpenView, Cabletron SPECTRUM, MS Visio и т.д.) для построения карт сети. И эти же методы могут быть с успехом применены злоумышленниками для построения карты атакуемой сети.

Идентификация узлов

Идентификация узла, как правило, осуществляется путем посылки при помощи утилиты ping команды ECHO_REQUEST протокола ICMP. Ответное сообщение ECHO_REPLY говорит о том, что узел доступен. Существуют свободно распространяемые программы, которые автоматизируют и ускоряют процесс параллельной идентификации большого числа узлов, например, fping или nmap. Опасность данного метода в том, что стандартными средствами узла запросы ECHO_REQUEST не фиксируются. Для этого необходимо применять средства анализа трафика, межсетевые экраны или системы обнаружения атак.

Это самый простой метод идентификации узлов. Однако он имеет два недостатка.

5

1.Многие сетевые устройства и программы блокируют ICMP-пакетыи не пропускают их во внутреннюю сеть (или наоборот не пропускают их наружу). Например, MS Proxy Server 2.0 не разрешает прохождение пакетов по протоколу ICMP. В результате возникает неполная картина. С другой стороны, блокировкаICMP-пакетаговорит злоумышленнику о наличии «первой линии обороны» — маршрутизаторов, межсетевых экранов и т.д.

2.Использование ICMP-запросовпозволяет с легкостью обнаружить их ис-

точник, что, разумеется, не может входить в задачу злоумышленника. Существует еще один метод идентификации узлов — использование «сме-

шанного» режима сетевой карты, который позволяет определить различные узлы в сегменте сети. Но он не применим в тех случаях, в которых трафик сегмента сети недоступен нападающему со своего узла, т.е. этот метод применим только в локальных сетях. Другим способом идентификации узлов сети является так называемая разведка DNS, которая позволяет идентифицировать узлы корпоративной сети при помощи обращения к серверу службы имен.

Идентификация сервисов или сканирование портов

Идентификация сервисов, как правило, осуществляется путем обнаружения открытых портов (port scanning). Такие порты очень часто связаны с сервисами, основанными на протоколах TCP или UDP. Например:

открытый 80-йпорт подразумевает наличиеWeb-сервера,

25-йпорт — почтовогоSMTP-сервера,

31337-й— серверной части троянского коня BackOrifice,

12345-йили12346-й— серверной части троянского коня NetBus и т.д. Для идентификации сервисов и сканирования портов могут быть использованы различные программы, в т.ч. и свободно распространяемые. Например, nmap или netcat.

Идентификация операционной системы

Основной механизм удаленного определения ОС — анализ ответов на запросы, учитывающие различные реализации TCP/IP-стекав различных операционных системах. В каждой ОСпо-своемуреализован стек протоколов TCP/IP, что позволяет при помощи специальных запросов и ответов на них определить, какая ОС установлена на удаленном узле.

Другой, менее эффективный и крайне ограниченный, способ идентификации ОС узлов — анализ сетевых сервисов, обнаруженных на предыдущем этапе. Например, открытый 139-йпорт позволяет сделать вывод, что удаленный узел, вероятнее всего, работает под управлением ОС семейства Windows. Для определения ОС могут быть использованы различные программы. Например, nmap

или queso.

6

Определение роли узла

Предпоследним шагом на этапе сбора информации об атакуемом узле является определение его роли, например, выполнении функций межсетевого экрана или Web-сервера.Выполняется этот шаг на основе уже собранной информации об активных сервисах, именах узлов, топологии сети и т.п. Например, открытый80-йпорт может указывать на наличиеWeb-сервера,блокировкаICMP-пакетауказывает на потенциальное наличие межсетевого экрана, аDNS-имяузла proxy.domain.ru или fw.domain.ru говорит само за себя.

Определение уязвимостей узла

Последний шаг — поиск уязвимостей. На этом шаге злоумышленник при помощи различных автоматизированных средств или вручную определяет уязвимости, которые могут быть использованы для реализации атаки. В качестве таких автоматизированных средств могут быть использованы

ShadowSecurityScanner, nmap, Retina и т.д.

2.Реализация атаки

Сэтого момента начинается попытка доступа к атакуемому узлу. При этом доступ может быть как непосредственный, т.е. проникновение на узел, так и опосредованный, например, при реализации атаки типа «отказ в обслуживании». Реализация атак в случае непосредственного доступа также может быть разделена на два этапа:

проникновение;

установление контроля.

Проникновение

Проникновение подразумевает под собой преодоление средств защиты периметра (например, межсетевого экрана). Реализовываться это может быть различными путями. Например, использование уязвимости сервиса компьютера, «смотрящего» наружу или путем передачи враждебного содержания по электронной почте (макровирусы) или через апплеты Java. Такое содержание может использовать так называемые «туннели» в межсетевом экране (не путать с туннелями VPN), через которые затем и проникает злоумышленник. К этому же этапу можно отнести подбор пароля администратора или иного пользователя при помощи специализированной утилиты (например, L0phtCrack

или Crack).

Установление контроля

После проникновения злоумышленник устанавливает контроль над атакуемым узлом. Это может быть осуществлено путем внедрения программы типа «троянский конь» (например, NetBus или BackOrifice). После установки контроля над нужным узлом и «заметания» следов, злоумышленник может осуществлять все необходимые несанкционированные действия дистанционно без ведома владельца атакованного компьютера. При этом установление кон-

7

троля над узлом корпоративной сети должно сохраняться и после перезагрузки операционной системы. Это может быть реализовано путем замены одного из загрузочных файлов или вставка ссылки на враждебный код в файлы автозагрузки или системный реестр. Известен случай, когда злоумышленник смог перепрограммировать EEPROM сетевой карты и даже после переустановки ОС он смог повторно реализовать несанкционированные действия. Более простой модификацией этого примера является внедрение необходимого кода или фрагмента в сценарий сетевой загрузки (например, для ОС Novell Netware).

Цели реализации атак

Необходимо отметить, что злоумышленник на втором этапе может преследовать две цели. Во-первых,получение несанкционированного доступа к самому узлу и содержащейся на нем информации.Во-вторых,получение несанкционированного доступа к узлу для осуществления дальнейших атак на другие узлы. Первая цель, как правило, осуществляется только после реализации второй. То есть, сначала злоумышленник создает себе базу для дальнейших атак и только после этого проникает на другие узлы. Это необходимо для того, чтобы скрыть или существенно затруднить нахождение источника атаки.

3. Завершение атаки

Этапом завершения атаки является «заметание следов» со стороны злоумышленника. Обычно это реализуется путем удаления соответствующих записей из журналов регистрации узла и других действий, возвращающих атакованную систему в исходное, «предатакованное» состояние.

Классификация атак

Существуют различные типа классификации атак. Например, деление на пассивные и активные, внешние и внутренние, умышленные и неумышленные. Однако дабы не запутать вас большим разнообразием классификаций, мало применимыми на практике, предлагаю более «жизненную» классификацию:

1.Удаленное проникновение (remote penetration). Атаки, которые позво-

ляют реализовать удаленное управление компьютером через сеть. На-

пример, NetBus или BackOrifice.

2.Локальное проникновение (local penetration). Атака, которая приводит к получению несанкционированного доступа к узлу, на котором она запущена. Например, GetAdmin.

3.Удаленный отказ в обслуживании (remote denial of service). Атаки, ко-

торые позволяют нарушить функционирование или перегрузить компью-

тер через Internet. Например, Teardrop или trin00.

4.Локальный отказ в обслуживании (local denial of service). Атаки, кото-

рые позволяют нарушить функционирование или перегрузить компьютер, на котором они реализуются. Примером такой атаки является «враждебный» апплет, который загружает центральный процессор бесконеч-

8

ным циклом, что приводит к невозможности обработки запросов других приложений.

5.Сетевые сканеры (network scanners). Программы, которые анализируют топологию сети и обнаруживают сервисы, доступные для атаки. Например, система nmap.

6.Сканеры уязвимостей (vulnerability scanners). Программы, которые ищут уязвимости на узлах сети и которые могут быть использованы для реализации атак. Например, система SATAN или ShadowSecurityScanner.

7.Взломщики паролей (password crackers). Программы, которые «подбирают» пароли пользователей. Например, L0phtCrack для Windows или

Crack для Unix.

8.Анализаторы протоколов (sniffers). Программы, которые «прослушивают» сетевой трафик. При помощи этих программ можно автоматически искать такую информацию, как идентификаторы и пароли пользовате-

лей, информацию о кредитных картах и т.д. Например, Microsoft Network Monitor, NetXRay компании Network Associates или LanExplorer.

Компания Internet Security Systems, Inc. еще больше сократила число возможных категорий, доведя их до 5:

1.Сбор информации (Information gathering).

2.Попытки несанкционированного доступа (Unauthorized access attempts).

3.Отказ в обслуживании (Denial of service).

4.Подозрительная активность (Suspicious activity).

5.Системные атаки (System attack).

Первые 4 категории относятся к удаленным атакам, а последняя — к локальным, реализуемом на атакуемом узле. Можно заметить, что в данную классификацию не попал целый класс так называемых «пассивных» атак («прослушивание» трафика, «ложный DNS-сервер»,«подменаARP-сервера»и

т.п.).

Классификация атак, реализованная во многих системах обнаружения атак, не может быть категоричной. Например, атака, реализация которой для ОС Unix (например, переполнение буфера statd) может иметь самые плачевные последствия (самый высокий приоритет), для ОС Windows NT может быть вообще не применима или иметь очень низкую степень риска. Кроме того, существует неразбериха и в самих названиях атак и уязвимостей. Одна и та же атака, может иметь разные наименования у разных производителей систем обнаружения атак.

Одной из лучших баз уязвимостей и атак является база данных X-Force,находящаяся по адресу: http://xforce.iss.net/. Доступ к ней может осуществляться как путем подписки на свободно распространяемый список рассылкиX-ForceAlert, так и путем интерактивного поиска в базе данных на Webсервере компании ISS.

9

Заключение

Не будь уязвимостей в компонентах информационных систем, нельзя было бы реализовать многие атаки и, следовательно, традиционные системы защиты вполне эффективно справлялись бы с возможными атаками. Однако программы пишутся людьми, которым свойственно делать ошибки. Вследствие чего и появляются уязвимости, которые используются злоумышленниками для реализации атак. Однако это только полбеды. Если бы все атаки строились по модели «один к одному», то с некоторой натяжкой, но межсетевые экраны и другие защитные системы смогли бы противостоять и им. Но появились скоординированные атаки, против которых традиционные средства уже не так эффективны. И тут на сцене и появляются новые технологии — технологии обнаружения атак. Приведенная систематизация данные об атаках и этапах их реализации дает необходимый базис для понимания технологий обнаружения атак.

Средства обнаружения компьютерных атак

Технология обнаружения атак должна решать следующие задачи:

Распознавание известных атак и предупреждение о них соответствующего персонала.

«Понимание» зачастую непонятных источников информации об атаках.

Освобождение или снижение нагрузки на персонал, отвечающий за безопасность, от текущих рутинных операций по контролю за пользователями, системами и сетями, являющимися компонентами корпоративной сети.

Возможность управления средствами защиты не-экспертамив области безопасности.

Контроль всех действий субъектов корпоративной сети (пользователей, программ, процессов и т.д.).

Очень часто системы обнаружения атак могут выполнять функции, существенно расширяющие спектр их применения. Например,

Контроль эффективности межсетевых экранов. Например, установка системы обнаружения атак после межсетевого экрана (внутри корпоративной сети) позволяет обнаружить атаки, пропускаемые МСЭ и, тем самым, определить недостающие правила на межсетевом экране.

Контроль узлов сети с неустановленными обновлениями или узлов с устаревшим программным обеспечением.

Блокирование и контроль доступа к определенным узлам Internet. Хотя системам обнаружения атак далеко до межсетевых экранов и систем контроля доступа к различным URL, например, WEBsweeper, они могут выполнять частичный контроль и блокирование доступа некоторых пользователей корпоративной сети к отдельным ресурсам Internet, например, к Web-серверампорнографического содержания. Это бывает необходимо тогда, когда в организации нет денег на приобретение и межсетевого эк-

10

Leave a Comment