Курс лекций по "Информатике"

Злоумышленник, отключая явный вызов HASP, в действительности отключает множество скрытых вызовов, результат исполнения которых отражается на функционировании программы, например, вызовы могли выполнять дешифровку кода, получать отклики от электронного ключа, которые будут проводится в ходе дальнейшей работы программы.

 

Лекция № 8

Защита программного обеспечения от исследования

 

Исследование  исполняемого кода программы позволяет  злоумышленнику разобраться с логикой работы защитных механизмов, что дает возможность отключить их либо обойти. При работе с аппаратными средствами защиты в исполняемом коде программы достаточно часто хранится конфиденциальная информация, например, коды доступа к электронному ключу, который не должен знать злоумышленник. Иначе говоря, возможность исследования кода является необходимым условием взлома программных продуктов. В связи с этим исполняемый код необходимо защищать от исследования. Для защиты ПО от исследования необходимо обеспечить защиту от статического и динамического анализа.

В первом случае злоумышленник пытается получить листинг  программы на каком-либо языке для  возможности дальнейшего изучения и исследования логики защитных механизмов с использованием таких средств как Ida Pro, Soucer.

Большая часть  средств защиты от отладки основывается на обнаружении отладчиков в оперативной памяти с целью дальнейшего противодействия отладке, либо на включенных в исполняемый код механизмов, которые не могут быть корректно выполнены под отладкой в режиме трассировки.  Работа отладчиков в реальном режиме процессора основана на прерываниях int1, int3, которые устанавливают точки прерывания, в защищенном режиме работа отладчиков основана на использовании регистра отладки dr0 – dr7.

Приемы защиты:

1. использование ловушек для отладчиков – трикинг, с помощью которого отладчик можно выявить в оперативной памяти и принудительно завершить работу программы.

Один из приемов  основан на том, что по команде pop ss следующая команда не может быть выполнена в режиме трассировки и она выполняется на реальном процессоре. В эту команду можно заложить защитный механизм.

push ss

pop ss

push f

pop ax

test ax, 100h

je debugger detected

 

2. переопределение стека в 0. Вершина стека «растет» сверху вниз, поэтому после определения ее в ноль, любая попытка положить что-то в стек приведет к его переполению и аварийному завершению работы программы. В том числе не может быть вызвано ни одно прерывание.
3. Контроль исполняемого кода. Установка точки прерывания в реальном режиме процессора требует модификации кода программы для защиты от установки точек прерывания можно периодически контролировать исполняемый код на целостность.
4. В защищенном режиме можно воздействовать на регистры отладки dr0-dr7,  например, периодически обнулять или использовать для своих нужд.
5. Обнаружение наличия отладчиков в оперативной среде путем использования преднамеренно оставленных в них «дыр»
6. Использование недокументированных возможностей процессора:

1. mov ax, cs:[100]=ds:es:cs:mov ax, [100]

2. cs:nop

7. Использование особенностей конвейеризации – можно написать исполняемый код, в котором инструкция модифицирует  сама себя, становясь на байт короче. Если подобная инструкция используется на реальном процессоре (не под отладкой), то и сама инструкция и следующие за ней уже находятся в конвейере процессора и эта модификация никак не затронет. В режиме отладки будет использоваться модифицированный код.

 

Противодействие средствам статического анализа:

1. Шифрование исполняемого кода программы на хороших ключах. Универсальное и наиболее стойкое средство защиты.
2. Самомодифицирование кода программы. Замена одних участков кода программы на другие.
3. Внедрение между инструкциями некой области данных

mov ax, 0CEBh

jmp label

db 1,2,3,4,5,6,7,8,9

label: mov ax, 1234h

 

4. Скрытие команд передачи управления

mov word ptr cs:label[1], 1234h

……

label jmp 0000h

 

5. Использование косвенной передачи управления

mov bx, 1234h

……….

Jmp cs:[bx]

6. Использование нестандартных способов передачи управления

Для затруднения  анализа исполняемого кода могут  быть использованы попытки нестандартных  приемов передачи управления. Могут  быть сделаны моделирования одних инструкций через другие. Например, jmp, call, int через подобные инструкции.

Например:

Нормальный  код	Альтернативный  код
…. jmp m …… m: ……..	mov ax, offset m push ax ret …… m:….
call адрес подпрограммы m:…. адрес подпрограммы: …… ret	mov ax, offset m push ax jmp адрес подпрограммы m:…. адрес подпрограммы:…… ret
… ret	… pop bx jmp bx

 

7. Перемешивание кода программы

В данном случае разработчиком системы защиты пишется  специальный модуль, который инструкции в исполняемом коде программы. Таким  образом, можно достаточно эффективно скрыть защитные механизмы от злоумышленника, затруднить их понимание.

push ss

pop ss

push f

pop ax

test ax,100h

je Debugger detected

 

Адреса	Инструкция
00000000	push ss
00000001	jmp 0A
00000003	pop ax
00000004	jmp 0D
00000006	je debugger detected
000000A	pop ss
000000B	push f
000000C	jmp 03
000000D	test ax, 100h
000000E	jmps 06

 

8. Обфускация – запутывание путем включения  в код никому не нужных процедур, условных операторов перехода и других запутывающих преобразований. Например, эмуляция машины Тьюринга и команды под нее. Иногда в рамках данного подхода критичные защитные механизмы пишутся в рамках команд виртуального процессора, придуманного разработчиком, а в код программы вносятся обработчики данных команд.

 

Лекция № 9

Классификация средств атаки на средства защиты программного обеспечения

 

Программы-каталогизаторы – оболочки файловых систем, например, Far, Total Commander. С помощью данных средств возможно:

- выполнить сравнение  дат создания файлов в каталоге, в котором установлено приложение. Если средства защиты используют какие-то файлы для хранения, например, информации об оставшемся количестве запусков, то ее дата будет отличаться от остальных.

Программы поиска файлов и текстовых последовательностей: HIEW, позволяющие искать в прикладных программах и файлах данных требуемые последовательности. Злоумышленник, таким образом, может локализовать участки кода, ответственные за выполнение функций по безопасности.

Мониторы файловых операций (FileMon, RegMon, PortMon). Данные средства позволяют злоумышленнику проанализировать активность программы, «общение» программы с файлами, реестром, устройствами через порты ввода/вывода.

Мониторы вызова подпрограмм и системных функций (Spy++). С помощью данных средств можно определить, какие API-функции используются разработчиком для вызова решения определенных задач.

Программы копирования областей оперативной  памяти на внешние устройства (Advanced Memory Dumper).

Средства декомпиляции (Cordon swf) представляют собой средства статического анализа исполняемого кода для изучения исходных текстов программ. Хорошо работают для Basic, Flash.

Средства  редактирования ресурсов (Passolo, Resource Hacker).

Средства  программы эмуляции аппаратных средств (Virtual CD).

Средства эмуляции ЦП и ОС (VM Wave)

Защита от разрушающих  программных воздействий (РПВ)

 

Важным моментом при использовании системы ЗИ является обеспечение потенциального невмешательства иных присутствующих в системе программ в процесс  обработки информации компьютерной системой, работу системы ЗИ.

С помощью посторонних  программ, присутствующих в компьютерной системе, злоумышленник может реализовать  опосредованный несанкционированны доступ, то есть НСД, реализуемый злоумышленником  не напрямую, а путем запуска в систему постороннего ПО – программных закладок, либо внедрения его на этапе проектирования АС. Можно выделить 3 вида разрушающих программных воздействий (программных воздействий, которые способны нарушить штатное функционирование АС).

Эти программы  могут реализовать следующие функции:

1. скрывать признаки своего присутствия в оперативной среде
2. реализуют самодублирование и ассоциирование себя с другими программами. Самодублирование – процесс воспроизведения программой своего кода, который не обязательно совпадает с эталоном, но реализует те же самые функции. Под ассоциированием понимают внедрение программой своего кода в исполнительный код другой программы так, чтобы при неопределенных условиях управление передавалось этому РПВ.
3. способны разрушать код иных программ в оперативной памяти КС
4. способны переносить фрагменты информации из оперативной памяти в некие области внешней памяти, доступной злоумышленнику
5. имеют потенциальную возможность исказить либо подменить выводящуюся во внешнюю память информацию.

РПВ делятся на следующие классы:

1. Вирусы. Особенностью является направленность на самодублирование и деструктивные функции. Задача скрытия своего присутствия в ПА среде часто не ставится
2. Программные «черви» - РПВ, основной функцией которых является самодублирование путем распространения в сетях, используя уязвимости прикладных систем и сетевых сервисов.
3. «Троянские кони». Для этих программ не свойственно деструктивное воздействие. Данный класс РПВ часто относят к вирусам, однако, основной функцией РПВ данного класса, как правило, заключается в краже информации, например, номеров кредитных карт, либо в имитации сбоя ЭВМ, чтобы под видом ремонта злоумышленник мог получить к ней доступ. Основная особенность – ассоциирование либо выдача себя за часто используемое ПО либо сервисы.
4. Логические люки. РПВ, представляющее собой недекларируемую возможность, внедренную на этапе проектирования кода в исходные тексты программного обеспечения.
5. Программные закладки. Как правило, реализуют функции с 3 по 5, их действия могут быть направлены на кражу информации, либо отключение защитных функций.

Для того, чтобы  РПВ получило управление, оно должно находится в оперативной памяти и активизироваться по некому общему для этого РПВ и прикладной программы, являющейся целью её воздействия, событию. Подобное событие называется активизирующим.

Если РПВ  присутствует в ПА среде и загружено  в оперативную память, то при отсутствии для него активизирующего события деструктивные особенности этого РПВ невозможны.

В качестве событий  могут выступать прерывания, связанные с выполнением определенных действий, а часто действие, связанное с работой системы защиты, ввод с клавиатуры, прерывания по таймеру, операция с файлами и т.д.

Основные модели работы РПВ

 

1. Перехват. РПВ внедряется в оперативную среду и осуществляет перехват и дальнейшее копирование требуемой информации в некие скрытые области оперативной памяти. Например, клавиатурные шпионы.
2. «Троянский конь» - РПВ встраивается в постоянно используемое ПО, либо сервис и выполняет кражу информации. Либо сервис при активном событии моделирует сбойную ситуацию.
3. «Наблюдатель» - РПВ встраивается в постоянно используемое ПО или сервис и осуществляет контроль обработки информации, реализует контроль других РПВ. (Trojan Downloader)
4. Искажение либо инициатор ошибок.

РПВ, активируясь в компьютерной системе, искажает потоки выходных данных, подменяет входные данные, а также инициирует или подавляет ошибки, возникающие при работе прикладных программ.

 

Выделяют 3 основные группы деструктивных функций РПВ:

1. Сохранение фрагментов информации во внешнюю память.
2. Изменение алгоритмов функционирования прикладных программ.
3. Блокировка определенных режимов работы прикладных программ.

Лекция № 10

Компьютерные вирусы как класс РПВ

Вирусы как  класс РПВ обладают следующими функциями:

1. способность к самодублированию
2. способность к ассоциированию с другими программами
3. способность скрывать признаки своего присутствия до определенного момента
4. направлены на деструктивные функции

Компьютерные  вирусы делятся на: