Malicious Logic

1. Malicious Logic Seminario per il corso di Sicurezza e Privacy a.a. 2007 / 2008 Studentessa: Paola Campli Docente: prof. Stefano Bistarelli Corso di laurea Specialistica in Economia Informatica, Università G.D’Annunzio Chieti-Pescara

2. Indice • Malicious Logic (codice maligno) • Trojan horses • Computer viruses Boot sector infector, Executable infectors, Multipartite viruses, TSR viruses, Stealth viruses, Encrypted viruses, Polymorphic viruses, Macro viruses • Computer worms • Altre forme di malicious logic • Rabbit e Bacteria • Logic Bombs • Difese

3. Malicious Logic Insieme di istruzioni che provocano la violazione di policy di sicurezza Classi di referenza u=utente proprietario del file o=altri utenti non proprietari Modi s= setuit=flag che permette l’esecuzione con i privilegi dell’utente proprietario del file x= esecuzione + = aggiunge i modi alla classe Esempio di malicious logic cp /bin/sh /tmp/.xxsh chmod u+s,o+x /tmp/.xxsh rm ./ls ls $* • Script ls in Unix : si trova nella directory bin/sh. • Crea una copia della Shell dell’utente che esegue il programma. • Cancella il programma originario e viene eseguito un nuovo comando ls. • Se qualcuno esegue ls, viene provocata una violazione implicita della policy di sicurezza. Problema: il sistema non può determinare se l’istruzione è stata eseguita intenzionalmente dall’utente

4. Trojan Horses Le sue funzionalità sono nascoste all'interno di un programma apparentemente utile; è l'utente stesso che installando ed eseguendo un certo programma, inconsapevolmente, installa ed esegue anche il codice trojan nascosto. Es: Netbus Un trojan Horse è un programma con un effetto esplicito ed un effetto nascosto Il programma dell’esempio precedente era un trojan horse • effetto esplicito: elencare i files di una directory; • effetto implicito: creare una nuova shell con i privilegi dell’utente Propagatin Trojan Horse (o replicating trojan horse): può duplicarsi, e le copie si diffondono rapidamente occupando risorse Malicious Locic > Trojan horses

5. Trojan Horses • Il Trojan Horse di Thompson • Obiettivo: inserire un trojan horse nel programma di login, in modo da accedere al sistema con una password speciale. • 1° approccio: cambiare il binario del login • Facile da effettuare: basta cambiare il codice di login.c • Chi legge il codice può individuare il trojan horse • 2° approccio: cambiare il compilatore (compiler.c) per login.c e lasciare login.c intatto. • Quando il compilatore compila login.c , aggiunge automaticamente il trojan nel file di login • Cosa accade se qualcuno legge compiler.c? Si accorge del trojan. • 3° approccio: cambiare compiler.c in modo che il trojan horse sarà aggiunto al binario, solo se compiler.c e login.c vengono compilati. • Dopo aver compilato compiler.c corrotto, verrà ripristinato il file (compiler.c) originale. • A meno che qualcuno analizzi il binario del compilatore, il trojan è difficile da scopirire • Per rimuovere il trojan bisogna ricompilare il compilatore originario Nessuno scoprì questo trojan: rimase nel sistema fino a quando non venne utilizzato un nuovo sistema operativo Malicious Locic > Trojan horses

6. Computer viruses Quando un trojan horse si propaga liberamente e inserisce copie di se stesso in altri files diventa un virus. Un virus è un programma che si inserisce in uno o più files ed esegue delle azioni. Malicious Locic > virus

7. Computer viruses beginvirus; If spread-condition then begin for some set of target files do begin If target is not infected then begin determine where to place virus instructions copy instructions from beginvirus to endvirus into target alter target to execute added instructions end; end; end; perform some action(s) goto beginning of infected program endvirus; Insertion fase Execution fase Malicious Locic > virus

8. Computer viruses: Boot sector infectors Boot sector: parte del disco usata nella fase di avvio del sistema Boot sector infector: virus che si inserisce nel boot sector del disco • Esempio: Brain virus • Si inserisce nel boot sector • Sposta i files dal boot sector in un’altra posizione del disco • viene eseguito all’avvio; • continua la fase di bootstrap richiamando i files spostati dal boot sector Malicious Locic > virus

9. Computer viruses: Executable infectors Executable infector: virus che infetta programmi eseguibili • Com virus • Exe virus • Il virus di Gerusalemme: • Il virus risponde ai servizi di interrupt (Dos service interrupt vector); • Se la data è venerdì 13 e l’anno è diverso da 1987 il virus cancella tutti i files • Il virus infetta tutti i file .com (eccetto command.com) e .exe che vengono richiesti Malicious Locic > virus

10. Computer viruses: TSR viruses Un terminate and state resident è un virus che resta in memoria dopo che l’applicazione, o il bootstrapping terminano I TSR possono essere boot sector infectors o executable infectors; Si differenziano dagli altri virus poiché vengono eseguiti solo all’esecuzione dell’applicazione Malicious Locic > virus

11. Computer viruses: Stealth viruses Stealth virus: virus che nascondo l’infezione dei files • Intercettano le chiamate dal S.O. che accede ai files. • Modifica il gestore degli interrupt (e non il vettore, come nel caso degli executable infectors); in questo modo se si controllano i valori del vettore la presenza del virus non viene rilevata. • Se le richieste sono: • Attributi del file (ad es. la lunghezza), viene restituita la lunghezza del file non infetto • Lettura del file : il file viene temporaneamente ripristinato, • per poi essere di nuovo infettato alla chiusura; • Esecuzione del file: viene eseguito il file infetto Malicious Locic > virus

12. Computer viruses: Encrypted viruses Encrypted virus: codificano la maggior parte del loro codice Gli antivirus spesso cercano sequenze note di codice per identificare i virus. Per nascondere queste sequenze alcuni virus codificano il loro codice, lasciando solo una piccola routine e una chiave di decodifica in chiaro Virus code Deciphering routine Enciphered virus code Deciphering key Informazioni di decriptazione Difetto: l’algoritmo di decriptazione può essere scoperto!! Malicious Locic > virus

13. Computer viruses: Polimorphic viruses Polimorphic virus: cambia forma ogni volta che si inserisce in altri programmi • Sono evoluzioni degli encrypted virus; • Cambiano il codice del virus sostituendolo con del codice equivalente • Ad es: add 0 to operand; • no operation; • subtract 0 to operand; • Il polimorfismo può avvenire su più livelli: • un algoritmo di decrittografia può avere due implementazioni completamente diverse • Due algoritmi diversi possono produrre lo stesso risultato Malicious Locic > virus

14. Computer viruses: Macro viruses Macro virus: virus composto da una sequenza di istruzioni che vengono interpretate, piuttosto che eseguite direttamente • Possono essere eseguiti su ogni sistema che può interpretare le istruzioni. • Usano programmi specifici (es. MS Word) ma il risultato può essere diverso • Es. Il virus Melissa (scritto in Visual Basic) infettò documenti Word 97 e 98; • Viene invocato quando un programma apre un file infetto. • Si installa come macro di apertura e si copia nel template Normal, in modo da infettare ogni file aperto. • Apre il programma di emails e spedice copie di se • stesso a tutte le persone in rubrica. Malicious Locic > virus

15. Computer Worms Worm: programma che copia se stesso da un computer all’altro • Analizzano le workstation • Se sono inattive viene copiato un segmento in memoria che comunica con un Worm’s controller. • Se ci sono altre attività il worm sospende la sua esecuzione • Father Christmas Worm: • Inserito all’interno di una mail di auguri che diceva al destinatario di eseguire il file • Visualizzava un albero di natale e la scritta “Merry Christmas !” • Analizzava gli indirizzi di tutte le email ricevute e quelli in rubrica e spediva una copia a tutti gli indirizzi. • Provocò sovraccarico delle reti IBM Malicious Locic > virus

16. Altre forme di Malicious Logic Rabbits o Bacteria: programmi che assorbono alcune o tutte le risorse provocando un DoS while true do mkdir x chdir x done Script Unix Esaurisce lo spazio nel disco Malicious Locic > altre forme di malicious logic

17. Altre forme di Malicious Logic Logic Bomb: programma che esegue un azione che viola una policy di sicurezza, al verificarsi di eventi esterni • Esempio: • un software postato su un news network prometteva di facilitare l’amministrazione del sistema; • per poter essere utilizzato bisognava eseguirlo come utente root. • All’interno del files c’erano le linee di codice seguenti: cd / rm –rf * cancella tutti i files del sistema Malicious Locic > altre forme di malicious logic

18. Come difendersi Può essere scritto un software in grado di individuare tutte le forme di Malicious Logic? • Non c’è una tecnica generica per scoprire tutti i tipi di malicious logic • A volte è necessario utilizzare difese multiple • Bisogna focalizzarsi su ogni tipo di malware Malicious Locic > difese

19. Malicious Logic che agiscono sia su dati che istruzioni • Presupposto: i virus agiscono sia su dati che su istruzioni. • Obiettivo: separare dati dalle istruzioni • Un programma scritto viene considerato di tipo datae non può esserer eseguito • Un programma può essere cambiato in executable solo da una autorità di certificazione, prima dell’esecuzione Malicious Locic > difese

20. Malicious Logic che assumono l’identità di un utente Un utente può eseguire inconsapevolmente dei malware e il codice può accedere e infettare oggetti all’interno del dominio dell’utente. Soluzione: Limitare gli oggetti accessibili da un dato processo dell’utente • information flow metrics • riduzione diritti • sandboxing Malicious Locic > difese

21. Information flow metrics (Cohen) Limitare la distanza di diffusione del virus fd(x)= flow distance metric dell’ informazione x All’inizio fd(x)=0 Se x è condiviso => fd(x)=1 Se x è usato come input di un programma, fd(x) viene incrementato. L’informazione è accessibile solo se la sua flow distance è minore di una soglia prefissata. Se questa soglia è 0 ogni utente è isolato all’interno del proprio dominio e non c’è nessuna condivisione. Malicious Locic > difese > malilcious logic che assumono l’identità di un utente

22. Information flow metrics Max Flow distance <3 <2 <2 Ann Cathy Bill crea esegue esegue safefile fd(safefile)=1 dovirus fd(dovirus)=0 dovirus fd(dovirus)=0 infetta infetta safefile fd(dovirus)=1 fd(safefile)=1 Altri files fd(safefile)=2 Cathy non può essere infettata da virus acquisiti da Bill, ma solo da quelli che Bill ha scritto. Malicious Locic > difese > malilcious logic che assumono l’identità di un utente

23. Ridurre i diritti • ACLs: insieme di regole per prendere decisioni • Knowledge based subsystem (Karger) • Tra il kernel e le applicazioni • Contiene informazioni sui nomi dei files ai quali ogni programma può accedere Il subsystem, controlla se l’accesso è consentito. Se non lo è nega l’accesso o chiede all’utente se permettelo o meno. Malicious Locic > difese > malilcious logic che assumono l’identità di un utente

24. Ridurre i diritti • Versione modificata del modello di Karger (Lai and Gray) • I processi sono divisi in 2 gruppi: trusted e untrusted • Ogni processo untrusted ha una valid access list (VAL) formata dagli argomenti del processo e alcuni files temporanei. • La VAL contiene files ai quali il processo può accedere • Quando un processo untrusted cerca di accedere ad un file, il kernel, verifica se è nella VAL ed esegue opportune policy Malicious Locic > difese > malilcious logic che assumono l’identità di un utente

25. Sandboxes • Macchine virtuali che riducono implicitamente i diritti. • Implementazione: aggiungere restrizioni sui programmi • Es: sostituire librerie standard con librerie sottoposte a restrizioni Malicious Locic > difese > malilcious logic che assumono l’identità di un utente

26. Malicious logic che sfruttano la condivisione • Vietare agli utenti la condivisione di programmi in determinati domini • Posizionare i programmi da proteggere a livelli bassi nell’implementazione di policy di sicurezza multilivello Malicious Locic > difese

27. Malicious logic che alterano files • Cryptographic Checksum • I Manipulation detection codes (MDCs) applicano delle funzioni ai files per ottenere un insieme di bits chiamati signature blocks e in seguito proteggono questi blocchi. • Se dopo l’esecuzione il risultato è diverso dai blocchi memorizzati, allora il file è stato modificato • Es. Tripwire: verificatore di integrità • calcola signature block per ogni file e li memorizza in un database • La firma di ogni file è ricavata da attributi del file stesso e varie checksum crittografiche (es. MD-4, MD-5, HAVAL, SHS, CRC) • Quando viene eseguito Tripwire ricalcola ogni signature block e confronta i blocchi ricalcolati con quelli nel database. • Infine viene effettuato un report sui possibili files corrotti • Si assume che i files non siano corrotti prima di applicare la firma • La chiave di criptazione deve essere segreta. Malicious Locic > difese

28. Malware che compiono azioni oltre quelle specificate • Proof-Carrying Code (PCC) • Code consumer (user) specifica un requisito di sicurezza • Code producer (author) genera una prova (security proof) che attesta che il codice ha i requisiti di sicurezza e integrità richiesti, e inserisce questa prova all’interno del codice eseguibile. • Viene prodotto un binario PCC, che viene consegnato al consumer. • Il consumer valida la prova di sicurezza : se questa è corretta può eseguire il codice. • IDEA CHIAVE: la prova proviene dal codice originario: se il codice originario viene alterato, la prova non ha validità e verrà respinta. Malicious Locic > difese

29. Malicious logics che alterano caratteristiche statistiche I programmi hanno caratteristiche statistiche specifiche, che i malicious logic possono alterare. Obiettivo: scoprire tali cambiamenti per individuare malicious logic. Esempio: Ciascun programmatore ha un proprio stile nella scrittura di programmi (formattazione, struttura, commenti ecc). Se non vengono adottate forme di scrittura standardizzate nel codice, si possono individuare difformità. • Gli Intrusion detector expert system individuano virus in base a: • aumento dimensione file • aumento frequenza di scrittura del file eseguibile • variazione della frequenza di esecuzione di un programma specifico Malicious Locic > difese

30. Conclusioni fine Non si possono individuare virus sconosciuti: I metodi utilizzati dagli antivirus analizzano files per individuare virus specifici Progettare ogni meccanismo di sicurezza bilanciando i costi dell’implementazione con il livello di sicurezza desiderato