KRYPTOVIROLOGIE FAKULTA INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF INTELLIGENT SYSTEMS

ˇ ´ UCEN Í TECHNICKE ´ V BRNE ˇ VYSOKE BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ˇ ÍCH TECHNOLOGIÍ FAKULTA INFORMACN ´ ´ U ˚ USTAV INTELIGENTNÍCH SYSTEM FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF INTELLIGENT SYSTEMS

KRYPTOVIROLOGIE

´ DIPLOMOVA´ PRACE MASTER’S THESIS

´ AUTOR PRACE AUTHOR

BRNO 2008

Bc. PAVEL KUBÍK

ˇ Í TECHNICKE ´ V BRNE ˇ VYSOKE´ UCEN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ˇ ÍCH TECHNOLOGIÍ FAKULTA INFORMACN ´ ´ U ˚ USTAV INTELIGENTNÍCH SYSTEM FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF INTELLIGENT SYSTEMS

KRYPTOVIROLOGIE CRYPTOVIROLOGY

´ DIPLOMOVA´ PRACE MASTER’S THESIS

´ AUTOR PRACE

Bc. PAVEL KUBÍK

AUTHOR

´ VEDOUCÍ PRACE SUPERVISOR

BRNO 2008

Ing. PETER PECHO

Abstrakt Tato diplomov´ a pr´ ace se zab´ yv´ a studiem relativnˇe nové oblasti poˇc´ıtaˇcové bezpeˇcnosti, která se specializuje na propojen´ı kryptografie s poˇc´ıtaˇcov´ ymi viry – Kryptovirologie. Jsou zde analyzov´ any techniky spojen´ı poˇc´ıtaˇcov´ ych vir˚ u s modern´ımi kryptografick´ ymi algoritmy, zp˚ usoby ˇs´ıˇren´ı virové n´ akazy poˇc´ıtaˇcov´ ymi s´ıtˇemi a také moˇznosti souˇcasn´ ych vir˚ u a podobn´ ych hrozeb. V textu je diskutována nejen problematika kryptografie a klasick´ ych vir˚ u, ale také metody pouˇz´ıvané pˇri designu kryptovir˚ u, vˇcetnˇe technik, na nichˇz je typick´ y kryptovir´ aln´ı u ´tok zaloˇzen. Jako d˚ ukaz proveditelnosti a reálnosti zde popisovan´ ych hrozeb vznikl demonstraˇcn´ı program, kter´ y byl implementován s ohledem na splnˇen´ı základn´ıch poˇzadavk˚ u kladen´ ych na kryptovirus.

Kl´ıˇ cov´ a slova virus, ˇsifra, kryptografie, algoritmus, kryptografick´ y kl´ıˇc, bezpeˇcnost, poˇc´ıtaˇcová s´ıt’

Abstract This thesis is focused on a relatively new branch of computer security called Cryptovirology. It uses cryptography and its principles in conjunction with designing and writing malicious codes (e.g. computer viruses, trojan horses, worms). Techniques such as viral propagation through computer networks, capabilities of current viruses and similar threats are described. Beside cryptography and computer viruses, design of the cryptovirus and methods of a cryptoviral extortion attack along with their related potential are also analyzed below in this paper. As a proof of the concept in the given area of cryptovirology, a demonstrational computer program was written. The program was implemented with the respect to the satisfaction of the essentials set to the cryptovirus.

Keywords virus, ciphertext, cryptography, algorithm, cryptographic key, information security, computer network

Citace Pavel Kub´ık: Kryptovirologie, diplomová práce, Brno, FIT VUT v Brnˇe, 2008

Kryptovirologie Prohl´ aˇ sen´ı Prohlaˇsuji, ˇze jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatnˇe pod veden´ım Ing. Petera Pecha. Uvedl jsem vˇsechny liter´ arn´ı prameny a publikace, ze kter´ ych jsem ˇcerpal. ....................... Pavel Kub´ık 16. kvˇetna 2008

Podˇ ekov´ an´ı Dˇekuji Ing. Peteru Pechovi za odborné veden´ı, cenné rady a za ochotu a vstˇr´ıcnost pˇri poskytov´ an´ı konzultac´ı v pr˚ ubˇehu ˇreˇsen´ı a zpracován´ı této diplomové práce. Dˇekuji také sv´ ym rodiˇc˚ um za jejich nekoneˇcnou podporu bˇehem studia.

c Pavel Kub´ık, 2008.

Tato pr´ ace vznikla jako ˇskoln´ı d´ılo na Vysokém uˇcen´ı technickém v Brnˇe, Fakultˇe informaˇcn´ıch technologi´ı. Pr´ ace je chr´ anˇena autorským z´ akonem a jej´ı uˇzit´ı bez udˇelen´ı opr´ avnˇen´ı autorem je nez´ akonné, s výjimkou z´ akonem definovaných pˇr´ıpad˚ u.

Obsah ´ 1 Uvod 1.1 C´ıle pr´ ace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Struktura a ˇclenˇen´ı textu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Kryptografie 2.1 Zaveden´ı problematiky . . . . . . . 2.2 Historie vs. souˇcasnost . . . . . . . 2.3 Rozdˇelen´ı . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Symetrick´ a kryptografie . . 2.3.2 Asymetrick´ a kryptografie . 2.3.3 Hybridn´ı kryptografie . . . 2.4 Digit´ aln´ı podpis . . . . . . . . . . . 2.5 Reˇzimy blokov´ ych ˇsifer . . . . . . . 2.5.1 ECB . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 CBC . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 CFB . . . . . . . . . . . . . 2.5.4 OFB . . . . . . . . . . . . . 2.6 Podp˚ urné n´ astroje . . . . . . . . . 2.6.1 Gener´ atory n´ ahodn´ ych ˇc´ısel 2.6.2 Hashovac´ı funkce . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

3 Malware 3.1 Co je a nen´ı malware . . . . . . . . . . . ˇ 3.2 Zivotn´ ı cyklus malwaru . . . . . . . . . 3.3 Kategorie . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Virus . . . . . . . . . . . . . . . ˇ 3.3.2 Cerv . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3 Trojan . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.4 Rootkit . . . . . . . . . . . . . . 3.3.5 Spam . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.6 Botnet . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.7 Podvodné techniky . . . . . . . . 3.4 Funkce viru . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Skr´ yv´ an´ı a identifikace . . . . . . . . . . 3.5.1 Polymorfismus a metamorfismus 3.6 Detekce . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.1 Heuristika . . . . . . . . . . . . . 3.7 Mechanismy a modely ˇs´ıˇren´ı . . . . . . . 1

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

3 4 4

. . . . . . . . . . . . . . .

6 6 7 8 9 9 11 11 12 12 12 13 13 14 14 15

. . . . . . . . . . . . . . . .

17 17 18 18 18 19 19 20 20 21 21 21 22 23 24 25 26

3.8

3.7.1 F´ aze virové n´ akazy . . . . . . . . . . . ˇ 3.7.2 S´ıˇren´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anal´ yza nebezpeˇcnosti malwaru . . . . . . . . 3.8.1 Top 10 – Nejdestruktivnˇejˇs´ı viry vˇsech

4 Kryptovirologie 4.1 Viry a kryptografie 4.2 Kryptovirus . . . . 4.2.1 Koncept . . 4.3 Shrnut´ı . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

5 Implementace 5.1 Implementaˇcn´ı prostˇredky . . . . . . 5.2 CryptoAPI . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 CSP . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2 Objekt key container . . . . 5.3 Pouˇzité CryptoAPI funkce . . . . . . 5.4 N´ avrh, design a funkˇcnost programu 5.4.1 F´ aze 1 – spuˇstˇen´ı . . . . . . . 5.4.2 F´ aze 2 – payload . . . . . . . 5.4.3 F´ aze 3 – obnova dat . . . . . 5.4.4 Rekapitulace pr˚ ubˇehu u ´toku . 5.5 Efektivnost . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Maz´ an´ı soubor˚ u. . . . . . . . . . . . 5.7 Zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u . . . . . . . . . 6 Bezpeˇ cnost 6.1 Anonymita v s´ıti . . . . . . . . . . 6.1.1 Mix s´ıtˇe . . . . . . . . . . . 6.1.2 e-cash . . . . . . . . . . . . 6.2 Chov´ an´ı uˇzivatel˚ u. . . . . . . . . . 6.2.1 Soci´ aln´ı inˇzen´ yrstv´ı . . . . . 6.3 Zneuˇzit´ı komunikaˇcn´ıch protokol˚ u. 6.3.1 Protokol SMTP . . . . . . . 6.3.2 P2P s´ıtˇe . . . . . . . . . . . 6.4 Bezpeˇcnostn´ı protiopatˇren´ı . . . . 6.4.1 Klasick´ a protiopatˇren´ı . . . 6.4.2 Kryptovir´ aln´ı protiopatˇren´ı

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . dob

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

27 27 29 30

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

32 32 32 32 34

. . . . . . . . . . . . .

35 35 36 36 37 37 38 38 38 39 39 40 41 42

. . . . . . . . . . .

43 43 43 44 45 45 46 46 48 48 48 48

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

7 Z´ avˇ er

50

Literatura

51

A Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD

54

2

Kapitola 1

´ Uvod Bezpeˇcnost informaˇcn´ıch technologi´ı je v souˇcasnosti velmi skloˇ novan´ ym pojmem. Na rozvoji bezpeˇcnosti m´ a z´ asadn´ı vliv v´ yvoj Internetu. Ten dnes mimojiné slouˇz´ı jako skladiˇstˇe informac´ı, z´ abavn´ı centrum a celosvˇetov´ y komunikaˇcn´ı kanál, a v mnoha pˇr´ıpadech také jako ide´ aln´ı médium k provozov´ an´ı obchodu. Jeho celkov´ y potenciál lze i dnes jen stˇeˇz´ı odhadnout. Pro vyuˇzit´ı k tolika u ´ˇcel˚ um nebyl Internet dostateˇcnˇe pˇripraven. Nepˇredv´ıdatelná dynamika rozvoje a n´ ar˚ ustu celosvˇetového vlivu zp˚ usobila jeho uˇzivatel˚ um mnoho problém˚ u a pˇrekvapen´ı. Bezpeˇcnostn´ı incidenty s ohromuj´ıc´ım dopadem a souvisej´ıc´ı velké finanˇcn´ı ztráty poˇskozen´ ych firem zp˚ usobily, ˇze informaˇcn´ı bezpeˇcnost se za posledn´ıch deset let dostala do popˇred´ı z´ ajmu. Statistiky firem o kaˇzdoroˇcn´ım navyˇsován´ı v´ ydaj˚ u na bezpeˇcnost jen dokl´ adaj´ı rostouc´ı v´ yznam bezpeˇcnosti, jako oboru informaˇcn´ıch technologi´ı. Mezi obory spadaj´ıc´ı do bezpeˇcnosti bezesporu patˇr´ı také kryptografie. Ta je dnes souˇcást´ı mnoha aplikac´ı informaˇcn´ıch technologi´ı, aniˇz by si to bˇeˇzn´ı uˇzivatelé v˚ ubec uvˇedomovali. Pˇr´ıtomnost kryptografie v modern´ıch operaˇcn´ıch systémech, existence mnoha extern´ıch knihoven kryptografick´ ych funkc´ı nebo implementace takov´ ychto algoritm˚ u do zaˇr´ızen´ı kaˇzdodenn´ı potˇreby s sebou pˇrináˇs´ı moˇznosti, o kter´ ych uˇzivatelé pˇred dvˇema desetilet´ımi nemˇeli ani pˇredstavu. Pˇr´ıkladem uved’me nˇekolik moˇznost´ı, které, v´ıce ˇci ménˇe, vyuˇz´ıvá kaˇzd´ y z nás: bezpeˇcn´ a komunikace mezi poˇc´ıtaˇci pomoc´ı tunelového spojen´ı s ˇsifrován´ım obsahu (SSH), pˇripojován´ı z dom´ ac´ıho poˇc´ıtaˇce do ˇskoln´ı ˇci firemn´ı s´ıtˇe (VPN), pos´ılán´ı ˇsifrovan´ ych zpráv elektronickou poˇstou (PGP), zaruˇcen´ y elektronick´ y podpis slouˇz´ıc´ı k podepisován´ı elektronick´ ych dokument˚ u, jeˇz nˇekter´ ymi sv´ ymi vlastnostmi dokonce, z pohledu bezpeˇcnosti, pˇredˇc´ı klasick´ y vlastnoruˇcn´ı podpis, ˇsifrov´ an´ı jednotliv´ ych soubor˚ u nebo cel´ ych obsah˚ u pevn´ ych disk˚ u, popˇr. pˇrenosn´ ych USB zaˇr´ızen´ı (TrueCrypt), pouˇz´ıván´ı platebn´ıch a kreditn´ıch ˇcipov´ ych karet v bankovnictv´ı i jinde, a koneˇcnˇe také napˇr´ıklad telefonován´ı mobiln´ım telefonem v s´ıt´ıch GSM . . . Ve vˇsech uveden´ ych pˇr´ıkladech naˇsla kryptografie své m´ısto. A mnohé ze zm´ınˇen´ ych aplikac´ı by dokonce bez kryptografie nemohly z principu fungovat. Nyn´ı se na bezpeˇcnost informaˇcn´ıch technologi´ı pod´ıvejme z jiné strany. Bezpeˇcnostn´ı incidenty, pod´ılej´ıc´ı se na zv´ yˇseném v´ yznamu bezpeˇcnosti v souˇcasnosti, jsou vˇzdy zp˚ usobeny c´ılenou ˇcinnost´ı jist´ ych osob (budeme je v této práci naz´ yvat u ´toˇcn´ıci ). ´ cn´ıky jsou zde myˇsleni nejr˚ Utoˇ uznˇejˇs´ı naruˇsitelé bezpeˇcnosti, autoˇri vir˚ u nebo podobnˇe nebezpeˇcn´ ych program˚ u, vesmˇes velmi dobˇre poˇc´ıtaˇcovˇe“ vzdˇeláni, kteˇr´ı svou ˇcinnost´ı sle” duj´ı r˚ uzné c´ıle. M˚ uˇze se tak jednat o pokus nezletilého ˇskoláka dokázat si vypuˇstˇen´ım nového viru svoje program´ atorské schopnosti, ale stejnˇe tak o organizovanou trestnou ˇcinnost za 3

u ´ˇcelem podvodného z´ısk´ an´ı finanˇcn´ı hotovosti od uˇzivatel˚ u elektronického bankovnictv´ı. Sv˚ uj pod´ıl na ˇcetnosti bezpeˇcnostn´ıch incident˚ u má jistˇe také konkurenˇcn´ı boj a pr˚ umyslov´ a ˇspionáˇz. V dobˇe, kdy byl Internet jeˇstˇe jednoduchou poˇc´ıtaˇcovou s´ıt´ı na akademické p˚ udˇe, mˇely prvn´ı viry v plnˇen´ı svého posl´ an´ı snadnou cestu k c´ıli. Nikdo zpoˇcátku nepoˇc´ıtal s moˇznost´ı nˇejakého zneuˇz´ıv´ an´ı takového zp˚ usobu propojen´ı pracovn´ıch stanic. Naivita prvn´ıch uˇzivatel˚ u Internetu v raném st´ adiu jeho v´ yvoje, nedostatek zkuˇsenost´ı vypl´ yvaj´ıc´ı z neexistence dˇr´ıvˇejˇs´ıch hrozeb – to vˇse zp˚ usobilo ohromn´ y u ´spˇech prvn´ıch vir˚ u, pˇrestoˇze to byly viry jednoduché, co se strategie ˇs´ıˇren´ı t´ yˇce, nikterak zvláˇstˇe dobˇre navrˇzené. V historii souˇcasného Internetu maj´ı poˇc´ıtaˇcové viry na svˇedom´ı“ nemalé finanˇcn´ı ” ztráty zp˚ usobené naruˇsen´ım normáln´ıho fungován´ı postiˇzen´ ych spoleˇcnost´ı. Aˇc by se mohlo zdát, ˇze riziko napaden´ı poˇc´ıtaˇce pˇripojeného do s´ıtˇe je dnes pˇri pouˇzit´ı antivirov´ ych program˚ u a firewall˚ u minulost´ı, opak je pravdou. Dokládá to stále rostouc´ı poptávka po tˇechto produktech na kompletn´ı zabezpeˇcován´ı poˇc´ıtaˇcov´ ych systém˚ u. Novˇe vznikaj´ı programy spojuj´ıc´ı v´ yhody kryptografie se zp˚ usoby ˇs´ıˇren´ı a ˇcinnostmi klasick´ ych vir˚ u a jiného ˇskodlivého softwaru. Pˇredstavuj´ı novou generaci hrozeb, se kter´ ymi se mus´ıme nauˇcit vypoˇr´ ad´ avat. B´ yvaj´ı ˇcasto d˚ umyslnˇe navrhovány tak, aby dokázaly nepozorovanˇe vyhled´ avat a pozdˇeji zneuˇz´ıt cenné a citlivé informace. Od p˚ uvodn´ıch vir˚ u, znepˇr´ıjemˇ nuj´ıc´ıch sv´ ym obˇetem ˇzivot, se tak postupnˇe dostáváme aˇz ke kryptovir˚ um, které mohou napˇr´ıklad po zaˇsifrován´ı urˇcit´ ych dat na disku poˇzadovat zaplacen´ı v´ ykupného“ v´ ymˇenou za jejich opˇetovné zpˇr´ıstupnˇen´ı. Nam´ısto relativnˇe m´ alo ” nebezpeˇcn´ ych pokus˚ u o pˇrevzet´ı kontroly nad slabˇe zabezpeˇcen´ ymi systémy, popˇr. zneuˇzit´ı jejich v´ ypoˇcetn´ıch i jin´ ych zdroj˚ u, ˇcel´ıme ˇcinnosti organizovan´ ych poˇc´ıtaˇcov´ ych zloˇcinc˚ u (expert˚ u), jejichˇz silnou motivac´ı b´ yvá znaˇcn´ y finanˇcn´ı zisk.

1.1

C´ıle pr´ ace

Tato pr´ ace nahl´ıˇz´ı na problematiku bezpeˇcnosti z perspektivy tv˚ urce poˇc´ıtaˇcov´ ych vir˚ u a zkoum´ a, jak´ y bezpeˇcnostn´ı dopad m˚ uˇze m´ıt propojen´ı know-how u ´toˇcn´ıka a modern´ı kryptografie, a jak´ a bezpeˇcnostn´ı rizika z tohoto spojen´ı plynou pro uˇzivatele. C´ılem pr´ ace bylo studium z´ aklad˚ u modern´ı kryptografie s popisem princip˚ u pouˇz´ıvan´ ych ve spojen´ı s poˇc´ıtaˇcov´ ymi viry, seznámen´ı se s mechanismy p˚ usoben´ı vir˚ u a zp˚ usoby ˇs´ıˇren´ı virové n´ akazy poˇc´ıtaˇcov´ ymi s´ıtˇemi. V textu pr´ ace je d´ ale obsaˇzen pˇrehled druh˚ u souˇcasného ˇskodlivého softwaru, vˇcetnˇe poznatk˚ u ze studia okrajov´ ych oblast´ı kontextovˇe zasahuj´ıc´ıch do zábˇeru tématu. Je zde detailnˇe pˇredstaven a pops´ an princip samotného kryptoviru, jakoˇzto relativnˇe nového druhu viru, vˇcetnˇe nˇekter´ ych zaj´ımav´ ych vlastnost´ı, jimiˇz se od klasick´ ych vir˚ u odliˇsuje. Z´ıskané teoretické poznatky z celé problematiky vedly k naplnˇen´ı praktické ˇcásti práce. Jako d˚ ukaz proveditelnosti a re´ alnosti popisovan´ ych hrozeb vznikl demonstraˇcn´ı poˇc´ıtaˇcov´ y program, kter´ y m´ a vlastnosti kryptoviru. Tento program je d˚ ukazem toho, ˇze lze pomoc´ı dostupn´ ych prostˇredk˚ u bˇeˇznˇe pouˇz´ıvan´ ych operaˇcn´ıch systém˚ u zneuˇz´ıt jejich velkého potenciálu k aktivit´ am nam´ıˇren´ ym proti vlastn´ık˚ um a uˇzivatel˚ um tˇechto systém˚ u.

1.2

Struktura a ˇ clenˇ en´ı textu

Následuj´ıc´ı kapitola 2 je vˇenov´ ana kryptografii. Jsou zde definovány kl´ıˇcové kryptografické pojmy, zm´ınˇeny hlavn´ı bezpeˇcnostn´ı funkce, struˇcnˇe popsána jej´ı historie a srovn´ an´ı

4

s vyuˇzit´ım kryptografie v souˇcasnosti. Následuje rozdˇelen´ı kryptografie a popis nˇekter´ ych kryptografick´ ych n´ astroj˚ u, kter´ ych se v praxi bˇeˇznˇe vyuˇz´ıvá. V kapitole 3 je vysvˇetlen v´ yznam slova malware. Budeme se zab´ yvat jeho ˇzivotn´ım cyklem a definujeme si jednotlivé kategorie, do kter´ ych se malware dˇel´ı. Dále je v této kapitole nast´ınˇen pohled na ˇskodliv´ y software z pohledu antivirov´ ych spoleˇcnost´ı, vˇcetnˇe technik, které do sv´ ych produkt˚ u urˇcen´ ych k vyhledáván´ı malwaru implementuj´ı. Druh´ a ˇcást kapitoly se bude vˇenovat model˚ um a mechanism˚ um ˇs´ıˇren´ı vir˚ u a anal´ yze nebezpeˇcnosti souˇcasn´ ych i novˇe vznikaj´ıc´ıch vir˚ u. V dalˇs´ı kapitole (4) si pˇredstav´ıme samotn´ y kryptovirus s charakteristick´ ymi vlastnostmi a moˇznostmi, kv˚ uli n´ımˇz je pro tuto práci tolik zaj´ımav´ y. Srovnán´ım s klasick´ ym virem naprogramovan´ ym ke stejnému u ´ˇcelu, tj. kryptoviráln´ımu u ´toku, ukáˇzeme pˇrednosti kryptoviru a d˚ uvod pouˇzit´ı pr´ avˇe asymetrické kryptografie u tohoto zvláˇstn´ıho typu malwaru. Popis pr˚ ubˇehu praktické ˇc´ asti, tzn. popis anal´ yzy, návrhu, implementace a koneˇcné funkˇcnosti demonstraˇcn´ıho programu, je obsaˇzen v kapitole 5. Protoˇze byla celá kryptografická ˇc´ ast implementace postavena na moˇznostech knihovny Microsoft Cryptography API, bude pouˇzit´ ym funkc´ım vˇenov´ ana celá podkapitola. Dále bude v této kapitole také zhodnocen´ı dosaˇzené efektivity pouˇzit´ ych i novˇe implementovan´ ych funkc´ı a jejich vliv na chov´ an´ı programu, zm´ınka o problematice bezpeˇcného mazán´ı soubor˚ u a závˇereˇcné zhodnocen´ı celé implementaˇcn´ı f´ aze. ˇ Kapitola 6 bude na téma této práce nahl´ıˇzet globálnˇe z pohledu bezpeˇcnosti. Casto diskutovan´ ym problémem je v bezpeˇcnosti pojem anonymita a jeho chápán´ı. Toho se pˇr´ımo dot´ yká oblast naruˇsov´ an´ı bezpeˇcnosti, at’ uˇz skrze zneuˇz´ıván´ı slab´ ych m´ıst v pouˇz´ıvan´ ych komunikaˇcn´ıch protokolech nebo jin´ ymi technikami. Na konci kapitoly budou popsána jeˇstˇe nˇekter´ a bezpeˇcnostn´ı doporuˇcen´ı, kter´ ymi lze mnoh´ ym incident˚ um ˇcásteˇcnˇe pˇredcházet nebo se jich u ´plnˇe vyvarovat. Posledn´ı kapitolou je Z´ avˇer. Zde je celkové zhodnocen´ı dosaˇzen´ ych v´ ysledk˚ u, diskuse o dalˇs´ıch moˇznostech, budoucnosti a smˇeru v´ yvoje kryptovirologie. Tato diplomov´ a pr´ ace navazuje na stejnojmenn´ y semestráln´ı projekt, kde byly podrobnˇe studov´ any kl´ıˇcové oblasti souvisej´ıc´ı s kryptografi´ı a problematikou poˇc´ıtaˇcov´ ych vir˚ u a malwaru obecnˇe. V´ ysledky práce na semestráln´ım projektu jsou obsaˇzeny v kapitolách 2 a 3. V implementaˇcn´ı ˇcásti práce jsem se pokusil také ovˇeˇrit reálnost hrozeb vypl´ yvaj´ıc´ıch z pˇr´ıtomnosti kryptografick´ ych nástroj˚ u v modern´ıch operaˇcn´ıch systémech platformy Microsoft Windows.

5

Kapitola 2

Kryptografie Studium odvˇetv´ı souvisej´ıc´ıch s poˇc´ıtaˇcovou, resp. informaˇcn´ı, bezpeˇcnost´ı vyˇzaduje urˇcitou znalost z´ akladn´ıch pojm˚ u z kryptografie. V této kapitole budou definovány ˇcasto pouˇz´ıvané pojmy a nˇekteré principy s nimi u ´zce souvisej´ıc´ı. Nˇekteré poznatky k této kapitole byly ˇcerpány z publikac´ı [11, 18, 19]. Jelikoˇz m´ a tato diplomov´ a pr´ ace kryptografii ˇcásteˇcnˇe jiˇz ve svém názvu, je zˇrejmé, ˇze zde hraje kryptografie velmi podstatnou u ´lohu.

2.1

Zaveden´ı problematiky

Kryptografie, neboli jinak ˇreˇceno ˇsifrován´ı (encryption 2.1), se zab´ yvá utajován´ım obsahu zpráv pomoc´ı ˇsifrovac´ıho kl´ıˇce do takové podoby, která je ˇcitelná pouze s pomoc´ı urˇcité znalosti (tajemstv´ı). Tajemstv´ım je zde myˇsleno vlastnictv´ı kl´ıˇce pro deˇsifrován´ı. Deˇsifrován´ı je opaˇcn´ y postup k ˇsifrov´ an´ı (decryption 2.2). Je to v podstatˇe pˇrevod zprávy zpˇet do p˚ uvodn´ı podoby. Zpr´ avou M (plaintext, message) jsou taková data, která jsou normálnˇe ˇcitelná – jsou v nezaˇsifrované podobˇe. Zaˇsifrovanou zprávou C (ciphertext) jsou pak data vzniklá transformac´ı zpr´ avy pomoc´ı ˇsifrovac´ıho kl´ıˇce K (key). Kryptografie slouˇz´ı pˇredevˇs´ım k prevenci a detekci podvodného jedn´ an´ı a jin´ ych podezˇrel´ ych aktivit. C = EK (M )

(2.1)

−1 M = EK (C)

(2.2)

Pomoc´ı kryptografie se snaˇz´ıme zajistit následuj´ıc´ı ˇctyˇri bezpeˇcnostn´ı funkce [11]: 1. d˚ uvˇ ernost 2. integritu dat 3. autentizaci 4. nepopiratelnost

6

D˚ uvˇ ernost Zaruˇcuje, ˇze obsah zpr´ avy bude utajen vˇsem pˇr´ıjemc˚ um, kromˇe takov´ ych, jeˇz jsou oprávnˇeni takovou zpr´ avu pˇrijmout. Pˇr´ıstup˚ u, jak zajistit bezpeˇcnost, existuje nˇekolik, od fyzické ochrany, aˇz po matematické algoritmy, jejichˇz aplikac´ı jsou data transformována. Integrita dat Zaruˇcuje, ˇze data nebyla pˇred doruˇcen´ım ˇzádn´ ym zp˚ usobem modifikována. K zajiˇstˇen´ı této bezpeˇcnostn´ı funkce mus´ıme m´ıt moˇznost nˇejak´ ym zp˚ usobem zjistit, zda bylo s daty manipulov´ ano. Manipulaci zde chápeme jako pˇridán´ı, smazán´ı nebo nahrazen´ı ˇcásti nebo celé informace. Autentizace Funkce autentizace se vztahuje jak na komunikuj´ıc´ı entity, tak i na samotnou pˇrenáˇsenou informaci. Zpr´ ava pˇrijat´ a komunikaˇcn´ım kanálem by mˇela b´ yt autentizována, stejnˇe tak jako p˚ uvodce zpr´ avy. Nepopiratelnost Nepopiratelnost´ı je zde myˇslena skuteˇcnost, ˇze komunikuj´ıc´ı entita po proveden´ı dané akce nem˚ uˇze tuto aktivitu pozdˇeji popˇr´ıt. Definice 2.1.1 Kryptografie je vˇeda zab´ yvaj´ıc´ı se studiem matematick´ ych technik souvisej´ıc´ıch s aspekty informaˇcn´ı bezpeˇcnosti, jako jsou d˚ uvˇernost, autentizace, integrita a nepopiratelnost.

2.2

Historie vs. souˇ casnost

P˚ uvod slova kryptografie je odvozen z ˇreckého krypt´ os – skryt´ y a gr´ afo – psát. Pouˇzit´ı ˇsifrovac´ıch algoritm˚ u k utajov´ an´ı informac´ı nen´ı módn´ı záleˇzitost´ı posledn´ıch nˇekolika desetilet´ı. Nejstarˇs´ı d˚ ukazy o pouˇz´ıván´ı kryptografie, byt’ jen v omezené podobˇe, pocházej´ı z Egypta a datuj´ı se nˇekdy kolem roku 4 000 pˇr. n. l. Bˇehem nˇekolika posledn´ıch des´ıtek let vˇsak docház´ı k mohutnému v´ yvoji a pouˇzit´ı kryptografick´ ych algoritm˚ u. V sedmdesát´ ych letech byl ve Spojen´ ych státech americk´ ych uzn´ an algoritmus DES (Data Encryption Standard ) urˇcen´ y k ˇsifrován´ı neklasifikovan´ ych informac´ı. DES se pouˇz´ıv´ a dodnes po celém svˇetˇe, napˇr. v bankovn´ım sektoru. Nejvˇetˇs´ı tempo nabral v´ yvoj algoritm˚ u v roce 1976. Tehdy Whitfield Diffie a Martin Hellman publikovali sv˚ uj ˇcl´ anek New Directions in Cryptography, kde pˇredstavili zcela revoluˇcn´ı koncept kryptografie veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. V roce 1978 Rivest, Shamir a Adleman publikovali prvn´ı pouˇziteln´ y princip pro ˇsifrován´ı veˇrejn´ ym kl´ıˇcem a elektronické podepisov´ an´ı dokument˚ u, RSA. Pozdˇeji se objevil algoritmus ElGamal, pˇredstaven´ y Taherem Elgamalem v roce 1985. ElGamal je algoritmus zaloˇzen´ y na zcela jiném matematickém problému, neˇz je RSA, kter´ y také zaruˇcuje bezpeˇcnost. ElGamal je zaloˇzen´ y na algoritmu dohodnut´ı kl´ıˇce Diffie-Hellman. Kryptografie se st´ ale v´ıce dostává do popˇred´ı zájmu, zaˇc´ıná pronikat i do bˇeˇzného ˇzivota lid´ı. Své uplatnˇen´ı nach´ az´ı kryptografie vˇsude tam, kde je potˇreba pˇrenáˇset d˚ uvˇerné informace pˇres nezabezpeˇcené a ned˚ uvˇeryhodné prostˇred´ı – urˇcené ke ˇcten´ı pouze oprávnˇen´ ym

7

subjekt˚ um. Takov´ ym ned˚ uvˇeryhodn´ ym prostˇred´ım Internet bezesporu je. V historickém kontextu ˇslo v kryptografii typicky vˇzdy v´ıceménˇe o vojenské, diplomatické nebo vládn´ı vyuˇzit´ı. Kryptografie zde slouˇz´ı napˇr. k pˇredáván´ı strategick´ ych informac´ı, koordinaci, komunikaci mezi spojenci, transportu utajovan´ ych skuteˇcnost´ı . . . Podobnˇe je tomu s uplatnˇen´ım kryptografie v souˇcasnosti. Algoritmy a jejich aplikace zaˇc´ınaj´ı st´ ale v´ıce pronikat do civiln´ıho sektoru a stávaj´ı se ned´ılnou souˇcást´ı ˇzivota lid´ı i nepˇr´ımo pracuj´ıc´ıch s informaˇcn´ımi technologiemi.

2.3

Rozdˇ elen´ı

Nˇekdy se v souvislosti s kryptografi´ı uvád´ı pojem kryptoanal´ yza, coˇz je obor zab´ yvaj´ıc´ı se transformac´ı ˇsifrovaného textu na otevˇren´ y, ovˇsem bez znalosti deˇsifrovac´ıho kl´ıˇce. Kryptografii jako takovou rozdˇelujeme podle typu ˇsifrovac´ıch algoritm˚ u a zp˚ usobu pouˇzit´ı na kryptografii klasickou (historickou) a modern´ı. V klasické kryptografii se pouˇz´ıvaly jednoduché ˇsifrovac´ı techniky jako substituˇcn´ı, transpoziˇcn´ı a kombinované ˇsifry. Tyto jsou ale pˇri dneˇsn´ı v´ ypoˇcetn´ı s´ıle stroj˚ u velmi snadno deˇsifrovatelné. Bylo proto tˇreba hledat modern´ı postupy, jak zajistit odolnost ˇsifer v souˇcasn´ ych podm´ınk´ ach, s v´ yhledem na dobrou pouˇzitelnost do budoucna aˇz na des´ıtky let. Obr´ azek 2.1 ukazuje rozdˇelen´ı jednotliv´ ych ˇsifer podle typu a zp˚ usobu fungován´ı.

Obrázek 2.1: Typy ˇsifer

Modern´ı kryptografie vyuˇz´ıv´ a v algoritmech sofistikovan´ ych matematick´ ych vlastnost´ı funkc´ı, kdy rozluˇstˇen´ı ˇsifrované zprávy bez znalosti deˇsifrovac´ıho kl´ıˇce je stále natolik v´ ypoˇcetnˇe n´ aroˇcné, ˇze mohou b´ yt tyto algoritmy povaˇzovány za pˇrijatelnˇe bezpeˇcné. Podle typu kl´ıˇce se kryptografie dále dˇel´ı na symetrickou kryptografii neboli kryptografii tajn´ ym kl´ıˇcem a na asymetrickou kryptografii, která b´ yvá ˇcasto oznaˇcována jako kryptografie veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Rozdˇelen´ı podle typu kl´ıˇce je v kontextu kryptovirologie velice podstatné, proto si symetrickou a asymetrickou kryptografii pˇredstav´ıme do podrobnˇejˇs´ıch detail˚ u.

8

2.3.1

Symetrick´ a kryptografie

V symetrické kryptografii existuje pouze jedin´ y kl´ıˇc, kter´ y je zároveˇ n jedin´ ym tajemstv´ım navzájem komunikuj´ıc´ıch stran. Zásadn´ı otázkou je, jak tento tajn´ y kl´ıˇc bezpeˇcnˇe pˇredat protistranˇe, se kterou chceme navázat ˇsifrovanou komunikaci. Problém zajiˇstˇen´ı bezpeˇcné v´ ymˇeny kl´ıˇce se ˇreˇs´ı pomoc´ı bezpeˇcnostn´ıch protokol˚ u. Jedn´ım takov´ ym algoritmem je DH (Diffie-Hellman). DH je zaloˇzen na problému diskrétn´ıch logaritm˚ u modulo n. Princip dohody dvou stran (tj. Alice a Bob) na symetrickém kl´ıˇci relace je znázornˇen posloupnost´ı následuj´ıc´ıch nˇekolika krok˚ u: 1. Obˇe strany, Alice i Bob, zvol´ı stejné velké prvoˇc´ıslo n a ˇc´ıslo g, které nedˇel´ı n. 2. Alice vygeneruje n´ ahodné pˇrirozené ˇc´ıslo a, Bobovi poˇsle X = g a mod n. 3. Bob vygeneruje n´ ahodné pˇrirozené ˇc´ıslo b a Alici poˇsle Y = g b mod n. 4. Alice si vypoˇc´ıt´ a K = Y a mod n. 5. Bob pak vypoˇc´ıt´ a K = X b mod n. 6. Protoˇze plat´ı, ˇze g ab = g ba , Alice i Bob se právˇe dohodli na spoleˇcném tajemstv´ı – K = g ab mod n. V pˇr´ıpadˇe algoritmu DH jsou tajná pouze ˇc´ısla a a b, kaˇzdé z nich zná pouze jedna komunikuj´ıc´ı strana, ostatn´ı hodnoty se pos´ılaj´ı komunikaˇcn´ım kanálem v otevˇrené podobˇe. Abychom mohli prohl´ asit nalezen´ı ˇc´ısla a, resp. b, s pouhou znalost´ı n, g a g a mod n, resp. b g mod n za v´ ypoˇcetnˇe nezvl´ adnutelné, je nutné volit ˇc´ısla dostateˇcnˇe velká (prvoˇc´ıslo n by mˇelo m´ıt délku nejménˇe 300 cifer a ˇc´ısla a a b alespoˇ n 100 cifer). Naproti tomu nemus´ı b´ yt ˇc´ıslo g nijak velké, v praxi se jako g pouˇz´ıvaj´ı napˇr. hodnoty 2 nebo 5. V z´ avislosti na konkrétn´ım pouˇzitém protokolu m˚ uˇze u ´toˇcn´ık provádˇet u ´toky a pokouˇset se zjiˇstˇenou chybu v n´ avrhu protokolu vyuˇz´ıt. Existuje celá ˇrada znám´ ych u ´tok˚ u na bezpeˇcnostn´ı protokoly, nˇekteré z nich jsou popsány v publikac´ıch [13, 20]. Pˇri u ´toku na protokol v´ ymˇeny ˇsifrovac´ıho kl´ıˇce se u ´toˇcn´ık snaˇz´ı tento kl´ıˇc z´ıskat. Pokud uspˇeje, staˇc´ı uˇz jen následnou komunikaci odposlechnout a z´ıskan´ ym kl´ıˇcem deˇsifrovat. ´ Utoky na prob´ıhaj´ıc´ı komunikaci vyuˇz´ıvaj´ıc´ı symetrické kryptografie jsou pˇreváˇznˇe u ´toky hrubou silou (brute-force attack ). Pˇri tomto typu u ´toku nejde o odchycen´ı kl´ıˇce, ale o snahu prolomit pouˇzit´ y algoritmus. Tento postup je moˇzné pouˇz´ıt prakticky vˇzdy, ovˇsem pˇri dodrˇzen´ı z´ asad pro pouˇz´ıv´ an´ı symetrické kryptografie a jej´ıch algoritm˚ u je v´ ypoˇcetn´ı a ˇcasová n´ aroˇcnost takového u ´toku velmi velká. Z bezpeˇcnostn´ıch funkc´ı (uveden´ ych v kapitole 2) zajiˇst’uje symetrická kryptografie pouze d˚ uvˇernost. Pˇr´ıklady nˇekolika bˇeˇznˇe pouˇz´ıvan´ ych symetrick´ ych algoritm˚ u: DES, tripleDES, AES, IDEA, RC4, Blowfish.

2.3.2

Asymetrick´ a kryptografie

Asymetrick´ a kryptografie je zaloˇzena na principu dvojice odpov´ıdaj´ıc´ıch si kl´ıˇc˚ u (soukrom´ y kl´ıˇc, veˇrejn´ y kl´ıˇc). Soukrom´ y kl´ıˇc existuje v jediné kopii a je uloˇzen u svého majitele – je jeho tajemstv´ım. Naopak, veˇrejn´ y kl´ıˇc je volnˇe pˇr´ıstupn´ y a z´ıskateln´ y pro vˇsechny zájemce o komunikaci. Pokud dvˇe strany chtˇej´ı navzájem komunikovat, kaˇzdá si mus´ı nejprve opatˇrit veˇrejn´ y kl´ıˇc protistrany a odes´ılané zprávy se pak ˇsifruj´ı t´ımto kl´ıˇcem. Z uvedeného vypl´ yv´ a, ˇze pouze majitel soukromého kl´ıˇce odpov´ıdaj´ıc´ıho veˇrejnému kl´ıˇci, kter´ ym byla zpr´ ava 9

zaˇsifrov´ ana, je schopen ji pˇreˇc´ıst. Pouˇzit´ı jiného kl´ıˇce nen´ı moˇzné, nebot’ znalost veˇrejného kl´ıˇce nelze pouˇz´ıt k odvozen´ı kl´ıˇce soukromého, ani nen´ı moˇzné po zaˇsifrován´ı veˇrejn´ ym kl´ıˇcem z´ıskat z v´ ysledku p˚ uvodn´ı zprávu. Uved’me nˇekolik matematick´ ych postup˚ u pouˇz´ıvan´ ych u asymetrick´ ych algoritm˚ u a zástupce implementovaného algoritmu: faktorizace ˇc´ısel (RSA), diskrétn´ı logaritmus (DSA, ElGamal), eliptické kˇrivky (ECDSA). Algoritmy modern´ı asymetrické kryptografie jsou postaveny na principech v´ ypoˇcetn´ı sloˇzitosti a teorie ˇc´ısel. Délka kl´ıˇce zde b´ yvá v´ yraznˇe vˇetˇs´ı neˇz v pˇr´ıpadˇe symetrick´ ych algoritm˚ u. Obecnˇe plat´ı, ˇze ˇc´ım delˇs´ı kl´ıˇc, t´ım bezpeˇcnˇejˇs´ı algoritmus. S délkou kl´ıˇce modern´ıch asymetrick´ ych algoritm˚ u, napˇr. 1024 nebo 2048 bit˚ u, v´ yrazn´ ym zp˚ usobem nar˚ ust´ a bezpeˇcnost ˇsifrované zpr´ avy, tzn. také pravdˇepodobnost, ˇze nebude prolomena v rozumném ˇcase. Na druhé stranˇe je tˇreba zváˇzit nár˚ ust ˇcasové nároˇcnosti u implementace s velmi dlouh´ ymi kl´ıˇci. To sice m˚ uˇze pro nˇekteré aplikace zp˚ usobit zv´ yˇsen´ı bezpeˇcnosti, ovˇsem na u ´kor pouˇzitelnosti. Realita je takov´ a, ˇze ani pˇri dneˇsn´ı v´ ypoˇcetn´ı s´ıle poˇc´ıtaˇc˚ u nen´ı moˇzné pouˇz´ıt asymetrickou kryptografii k ˇsifrov´ an´ı vˇetˇs´ıch objem˚ u dat, jako u kryptografie symetrické. Samotné vygenerov´ an´ı dvojice asymetrick´ ych kl´ıˇc˚ u rozumné délky (1024–4096 bit˚ u) je velmi ˇcasovˇe nároˇcné. Asymetrick´ a kryptografie se vyuˇz´ıvá pˇredevˇs´ım pro v´ ymˇenu kl´ıˇc˚ u pro symetrickou kryptografii, kter´ ymi se pak vz´ ajemn´ a komunikace ˇsifruje. Kryptografie veˇrejn´ ym kl´ıˇcem zajiˇst’uje bezpeˇcnost pˇri distribuci n´ ahodného kl´ıˇce protistranˇe, symetrická kryptografie pak zajist´ı rychlost pˇri ˇsifrov´ an´ı komunikace dohodnut´ ym kl´ıˇcem. Rychlost je dána jednoduchost´ı algoritmu a bezpeˇcnost zaruˇcena (v ideáln´ım pˇr´ıpadˇe) zcela náhodnˇe generovan´ ym kl´ıˇcem. Jelikoˇz je délka kl´ıˇc˚ u pouˇz´ıvan´ ych u symetrick´ ych algoritm˚ u v´ yraznˇe kratˇs´ı neˇz u asymetrick´ ych, coˇz plyne z u ´ˇcelu jejich pouˇzit´ı, znamená to, ˇze b´ yvaj´ı typicky aˇz o nˇekolik ˇrád˚ u rychlejˇs´ı neˇz algoritmy asymetrické. Nev´ yhodou je nutnost pouˇzit´ı velkého poˇctu kl´ıˇc˚ u N (N −1) v pˇr´ıpadˇe komunikace mezi v´ıce u ´ˇcastn´ıky. Pro N u ´ˇcastn´ık˚ u je potˇreba vygenerovat 2 tajn´ ych kl´ıˇc˚ u. Délka symetrického kl´ıˇce (bit˚ u) 80 112 128 192 256

Délka kl´ıˇce RSA a Diffie-Hellman (bit˚ u) 1 024 2 048 3 072 7 680 15 360

Délka kl´ıˇce EC (bit˚ u) 160 224 256 384 521

Tabulka 2.1: Doporuˇcené délky kl´ıˇc˚ u, NIST V souvislosti s délkou kl´ıˇce a v´ ypoˇcetn´ı nároˇcnost´ı stoj´ı za zm´ınku skuteˇcnost, ˇze v pˇr´ıpadˇe algoritm˚ u zaloˇzen´ ych na principu eliptick´ ych kˇrivek je délka kl´ıˇce pˇri srovnatelné s´ıle algoritm˚ u v´ yraznˇe menˇs´ı neˇz u algoritm˚ u zaloˇzen´ ych na faktorizaci ˇc´ısel (napˇr. RSA). V tabulce 2.1 jsou uvedeny organizac´ı NIST (National Institute of Standards and Technology) doporuˇcované délky kl´ıˇc˚ u pouˇz´ıvané v konvenˇcn´ıch ˇsifrovac´ıch algoritmech, jako je DES nebo de facto nov´ y standard AES, spoleˇcnˇe s nutn´ ymi délkami kl´ıˇc˚ u pro algoritmy RSA, Diffie-Hellman a eliptické kˇrivky tak, aby byla zaruˇcena ekvivalentn´ı bezpeˇcnost [32]. Pˇri pouˇzit´ı asymetrické kryptografie k ˇsifrován´ı, tj. v poˇrad´ı pouˇzit´ı kl´ıˇc˚ u: veˇrejn´ y kl´ıˇc 10

→ soukrom´ y kl´ıˇc, je opˇet zajiˇstˇena z bezpeˇcnostn´ıch funkc´ı pouze d˚ uvˇernost. V opaˇcném poˇrad´ı pouˇzit´ı asymetrick´ ych kl´ıˇc˚ u, tj. soukrom´ y kl´ıˇc → veˇrejn´ y kl´ıˇc, které se pouˇz´ıv´ a k podepisov´ an´ı (viz d´ ale), jsou zajiˇstˇeny bezpeˇcnostn´ı funkce integrita, autentizace a nepopiratelnost.

2.3.3

Hybridn´ı kryptografie

Spojen´ım v´ yhod symetrické kryptografie a kryptografie veˇrejn´ ym kl´ıˇcem vznikaj´ı tzv. hybridn´ı kryptosystémy. U hybridn´ıch kryptosystém˚ u jsou povolené kombinace symetrick´ ych a asymetrick´ ych algoritm˚ u pˇredem definovány. Nen´ı moˇzná zcela libovolná kombinace. Systémy zaloˇzené na tomto hybridn´ım pˇr´ıstupu jsou napˇr. SSL, PGP a GPG. Pˇredmˇetem této pr´ ace je studium moˇznost´ı virové problematiky ve spojen´ı právˇe s kryptografi´ı. Hybridn´ı kryptosystém je podstatou pˇredstaveného kryptoviru (kapitola 4).

2.4

Digit´ aln´ı podpis

Digitáln´ı podpis se nˇekdy v literatuˇre uvád´ı jako zaruˇcen´ y elektronick´ y podpis. Princip obrácen´ı postupu asymetrického ˇsifrován´ı se vyuˇz´ıvá právˇe u elektronického podepisován´ı. Nejprve se zaˇsifrov´ an´ım zpr´ avy (v tomto pˇr´ıpadˇe je ˇsifrovanou zprávou hash dokumentu, jenˇz je elektronicky podepisov´ an) tajn´ ym kl´ıˇcem odesilatele zajist´ı, ˇze pˇr´ıjemce, kter´ y zprávu deˇsifruje pomoc´ı veˇrejného kl´ıˇce odes´ılatele, bude m´ıt jistotu o p˚ uvodu zprávy. Nen´ı tud´ıˇz moˇzné podvrhnout zpr´ avu jin´ ym tajn´ ym kl´ıˇcem tak, aby byla deˇsifrovatelná dan´ ym veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Na stranˇe pˇr´ıjemce tedy dojde k v´ ypoˇctu nového hashe z pˇrijatého elektronického dokumentu, ten je porovn´ an (po deˇsifrován´ı veˇrejn´ ym kl´ıˇcem odesilatele) s podepsan´ ym hashem. Porovn´ an´ım na shodu obou hash˚ u je zaruˇceno, ˇze dokument opravdu poslal ten, kdo vlastn´ı tajn´ y kl´ıˇc odpov´ıdaj´ıc´ı pouˇzitému veˇrejnému kl´ıˇci. Jednou z moˇzn´ ych implementac´ı správy asymetrick´ ych kl´ıˇc˚ u je systém kryptografick´ ych certifik´ at˚ u veˇrejn´ ych kl´ıˇc˚ u (doporuˇcen´ı CCITT X.509). Rozˇs´ıˇrenou implementac´ı je protokol LDAP [33]. Veˇrejné kl´ıˇce, na rozd´ıl od tajn´ ych, je potˇreba distribuovat. Abychom pˇredeˇsli podvrˇzen´ı, zav´ ad´ıme jejich certifikaci. Pˇr´ıjemce zprávy si ovˇeˇruje, ˇze dan´ y veˇrejn´ y kl´ıˇc opravdu patˇr´ı odesilateli. K tomuto u ´ˇcelu slouˇz´ı certifikáty. Certifik´ at je elektronick´ y dokument vydan´ y d˚ uvˇeryhodnou tˇret´ı stranou. Tou je instituce nazvan´ a certifikaˇcn´ı autorita (CA). Je to jak´ ysi prostˇredn´ık komunikace. Certifikaˇcn´ı autorita pˇripoj´ı k veˇrejnému kl´ıˇc´ı informaci o dobˇe platnosti certifikátu a dalˇs´ı u ´daje a podep´ıˇse cel´ y dokument sv´ ym tajn´ ym kl´ıˇcem. Vytvoˇren´ y certifikát poˇsle ˇzadateli (vlastn´ıkovi veˇrejného kl´ıˇce). Certifik´ at obsahuj´ıc´ı jak veˇrejn´ y kl´ıˇc, tak doplˇ nuj´ıc´ı informace pro zajiˇstˇen´ı bezpeˇcnosti m˚ uˇze jeho vlastn´ık zpˇr´ıstupnit volnˇe na Internetu, nechat jeho distribuci na certifikaˇcn´ı autoritˇe, nebo jej pos´ılat spoleˇcnˇe s kaˇzdou zprávou, kterou elektronicky podepisuje. Pˇr´ıjemce pak po ovˇeˇren´ı pravosti certifik´ atu (ovˇeˇrován´ı prob´ıhá opˇet prostˇrednictv´ım nˇejaké CA) pouˇzije obsaˇzen´ y veˇrejn´ y kl´ıˇc ke kontrole podpisu dokumentu. Spojen´ım symetrické kryptografie k utajen´ı obsahu zpr´ av a digitáln´ıho podpisu vyuˇz´ıvaj´ıc´ıho kryptografii veˇrejn´ ym kl´ıˇcem m˚ uˇzeme dos´ ahnout zajiˇstˇen´ı vˇsech ˇctyˇr poˇzadovan´ ych bezpeˇcnostn´ıch funkc´ı.

11

2.5

Reˇ zimy blokov´ ych ˇ sifer

Tato ˇc´ ast pojedn´ av´ a o vybran´ ych reˇzimech blokov´ ych ˇsifer. Ty se pˇr´ımo t´ ykaj´ı praktické ˇcásti pr´ ace, nebot’ pr´ avˇe jeden z pˇredstaven´ ych reˇzim˚ u je v implementaci pouˇz´ıván. Zm´ınˇen´ı dané problematiky je podstatné také z toho d˚ uvodu, ˇze nevhodnˇe zvolen´ y reˇzim v aplikac´ıch zamˇeˇren´ ych na bezpeˇcnost vede právˇe k oslaben´ı bezpeˇcnosti, a v d˚ usledku také k nesprávné funkˇcnosti dané aplikace. Chyby podobného charakteru jsou pomˇernˇe závaˇzné, i kdyˇz nejsou (bez podrobné anal´ yzy n´ avrhu aplikace) ihned patrné. Blokové ˇsifry pracuj´ı nad bloky ˇsifrovan´ ych dat (vˇetˇsinou o velikosti 64 nebo 128 bit˚ u). Pokud velikost dat pˇrekroˇc´ı velikost bloku, jsou data rozdˇelena do v´ıce blok˚ u a ˇsifrována samostatnˇe. Nejbˇeˇznˇejˇs´ı jsou reˇzimy ECB (electronic codebook ), CBC (cipher-block chaining), CFB (cipher feedback ) a OFB (output feedback ) [30]. Vˇsechny zde zm´ınˇené reˇzimy blokov´ ych ˇsifer poskytuj´ı z bezpeˇcnostn´ıch funkc´ı pouze d˚ uvˇernost nebo integritu zprávy, ale nikdy obˇe funkce souˇcasnˇe.

2.5.1

ECB

V reˇzimu ECB (obr´ azek 2.2) je pro dan´ y kl´ıˇc kaˇzd´ y blok dat pevnˇe zaˇsifrován na odpov´ıdaj´ıc´ı blok zaˇsifrovan´ ych dat. Analogicky jako v kódové knize je ˇsifrováno kaˇzdé slovo na odpov´ıdaj´ıc´ı k´ odové slovo. V tomto reˇzimu jsou stejné bloky dat zaˇsifrovány vˇzdy stejnˇe. Pˇreuspoˇr´ ad´ an´ım zaˇsifrovan´ ych blok˚ u se doc´ıl´ı stejn´ y efekt jako pˇreuspoˇrádán´ı p˚ uvodn´ıch nezaˇsifrovan´ ych blok˚ u dat. Jednotlivé bloky jsou na sobˇe nezávislé.

Obrázek 2.2: Reˇzim ECB Z bezpeˇcnostn´ıch d˚ uvod˚ u se tento reˇzim nedoporuˇcuje pouˇz´ıvat pro data s délkou vˇetˇs´ı, neˇz je délka jednoho bloku, nebo kdyˇz je kl´ıˇc pouˇz´ıván v´ıcekrát neˇz jen pro jednu jedinou zpr´ avu. Do jisté m´ıry je moˇzné zv´ yˇsit bezpeˇcnost ECB reˇzimu pˇridán´ım náhodn´ ych v´ yplˇ nov´ ych bit˚ u (padding) do kaˇzdého neˇsifrovaného datového bloku.

2.5.2

CBC

Narozd´ıl od ECB, je v reˇzimu CBC ˇsifra (v´ ystup operace) bloku vˇzdy stejná pro stejn´ a vstupn´ı data jen tehdy, kdyˇz se kromˇe stejn´ ych vstupn´ıch dat nav´ıc pouˇzije stejn´ y inicializaˇcn´ı vektor (IV) a stejn´ y ˇsifrovac´ı kl´ıˇc. Utajen´ı dat je zde mnohem lepˇs´ı, protoˇze zde docház´ı ke kombinov´ an´ı (ˇretˇezen´ı) vstupn´ıch dat s v´ ysledkem z pˇredchoz´ı iterace. Zmˇena IV, kl´ıˇce nebo prvn´ıho bloku dat znamená zcela jin´ y v´ ysledek. 12

Princip fungov´ an´ı v reˇzimu CBC je na znázornˇen na obrázku 2.3. CBC je nav´ıc tzv. samosynchronizuj´ıc´ı, a to v tom smyslu, ˇze chyba v jednom ˇsifrovaném bloku dat, vˇcetnˇe v´ ypadku celého bloku, ovlivn´ı negativnˇe pouze tento a následuj´ıc´ı blok. Dalˇs´ı datov´ y blok, v poˇrad´ı druh´ y od toho s v´ yskytem chyby, bude jiˇz deˇsifrován korektnˇe.

Obrázek 2.3: Reˇzim CBC Jako inicializaˇcn´ı vektor je vhodné pouˇz´ıt náhodnˇe vygenerovanou bitovou posloupnost. Náhodn´ y IV by mˇel b´ yt zcela nepˇredpov´ıdateln´ y, tzn. nemˇel by se liˇsit od náhodného ˇsumu. V´ıce o generov´ an´ı n´ ahodn´ ych posloupnost´ı je popsáno v podkapitole 2.6. Pˇrestoˇze nemus´ı b´ yt inicializaˇcn´ı vektor utajen – m˚ uˇze b´ yt souˇcást´ı zaˇsifrovan´ ych dat, je doporuˇceno zajistit alespoˇ n jeho integritu. Modifikace IV umoˇzn ˇuje u ´toˇcn´ıkovi provést pˇredv´ıdatelné zmˇeny jednotliv´ ych bit˚ u v prvn´ım bloku deˇsifrovan´ ych dat. Utajen´ım IV lze takov´ ym praktik´ am zabr´ anit.

2.5.3

CFB

Reˇzim CFB vkl´ ad´ a opˇet v´ ystup blokové ˇsifrovac´ı funkce zpˇet na sv˚ uj vstup. V´ ystupem ˇsifrovac´ı funkce nen´ı myˇslen pˇr´ımo v´ ysledek operace – jednoho kola CFB nad blokem dat, ale aˇz v´ ysledek operace XOR tohoto v´ ystupu s otevˇren´ ym textem k zaˇsifrován´ı. Podobnˇe jako CBC, pˇri zmˇenˇe IV dává operace ˇsifrován´ı jin´ y v´ ystup, i pˇri stále stejn´ ych vstupn´ıch neˇsifrovan´ ych datech. Protoˇze je ˇsifrovac´ı funkce v CFB pouˇz´ıvána zároveˇ n pro ˇsifrován´ı i deˇsifrov´ an´ı, nesm´ı b´ yt tento reˇzim pouˇzit v pˇr´ıpadˇe, kdy je blokovou ˇsifrou nˇekter´ y z algoritm˚ u veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Pro tento pˇr´ıpad je vhodné pouˇz´ıt nam´ısto CFB reˇzimu CBC. ˇ Cinnost detailnˇeji ilustruje obr´ azek 2.4.

2.5.4

OFB

Princip fungov´ an´ı tohoto reˇzimu je velmi podobn´ y CFB s t´ım rozd´ılem, ˇze v´ ystup blokové ˇsifrovac´ı funkce je pˇriveden zpˇet na vstup. Aˇz poté se provád´ı XOR s ˇsifrovan´ ymi daty. 13

Obrázek 2.4: Reˇzim CFB

Existuj´ı dvˇe bˇeˇznˇe pouˇz´ıvané verze. Prvn´ı je ISO verze OFB (obrázek 2.5) s u ´plnou zpˇetnou vazbou (full feedback ), která je bezpeˇcnˇejˇs´ı. Druhou je FIPS verze (starˇs´ı) OFB s r -bitovou zpˇetnou vazbou (r-bit feedback ), kdy se v´ ystup blokové funkce (r nejlevˇejˇs´ıch bit˚ u) relativnˇe sloˇzitˇe posouv´ a doprava a pak se z v´ ysledku skládá vstup pro dalˇs´ı iteraci. Za zm´ınku stoj´ı fakt, ˇze nˇekteré operace mohou b´ yt pˇredzpracovány, protoˇze v´ ystup blokové ˇsifrovac´ı funkce a ˇsifrovaná data jsou na sobˇe nezávislá. K pˇredv´ ypoˇct˚ um postaˇcuje pouze ˇsifrovac´ı kl´ıˇc a IV.

2.6

Podp˚ urn´ e n´ astroje

Kryptosystémy a kryptografické protokoly se spoléhaj´ı na správnou implementaci podp˚ urn´ ych n´ astroj˚ u. Nyn´ı se budeme zab´ yvat nˇekter´ ymi vybran´ ymi nástroji, a to takov´ ymi, které jsou pro n´ as z pohledu kryptovirologie nejzaj´ımavˇejˇs´ı.

2.6.1

Gener´ atory n´ ahodn´ ych ˇ c´ısel

Snad nejv´ıce kritické jsou z pohledu funkˇcnosti kryptografick´ ych algoritm˚ u generátory náhodn´ ych bit˚ u – RBG (Random Bit Generator ). Ty se v kryptografii pouˇz´ıvaj´ı ke generován´ı napˇr. tajn´ ych kl´ıˇc˚ u, inicializaˇcn´ıch vektor˚ u nebo paddingu nutného k správné funkˇcnosti (bezpeˇcnosti) nˇekter´ ych algoritm˚ u. Nezbytnou podm´ınkou pˇri pouˇz´ıván´ı popsan´ ych algoritm˚ u s dosaˇzen´ım poˇzadované bezpeˇcnosti je pouˇzit´ı skuteˇcnˇe n´ ahodn´ ych posloupnost´ı bit˚ u, tedy náhodné v´ yskyty jedniˇcek a nul v generované posloupnosti. Nesprávnˇe generované náhodné posloupnosti mohou vést k uh´ adnuteln´ ym kl´ıˇc˚ um pˇr´ıpadn´ ym u ´toˇcn´ıkem. Spolehlivé RBG pracuj´ı na z´ akladˇe z´ıskáván´ı dat z náhodné zmˇeny fyzikáln´ıch veliˇcin. Mezi nejspolehlivˇejˇs´ı zdroje skuteˇcnˇe náhodn´ ych bit˚ u patˇr´ı zaˇr´ızen´ı pracuj´ıc´ı na principu 14

Obrázek 2.5: Reˇzim OFB

mˇeˇren´ı radioaktivn´ıho rozpadu nˇejakého izotopu. Kaˇzd´ y takov´ y rozpad je zaznamenán elektronick´ ym detektorem, kter´ y ˇc´ ast energie záˇren´ı pˇrevád´ı na elektrick´ y signál. Existuj´ıc´ı a bˇeˇznˇe pouˇz´ıvané generátory vyuˇz´ıvaj´ı také napˇr. dvojice krystal˚ u – krystalu generuj´ıc´ıho takt CPU a krystalu hodin reálného ˇcasu, typicky jsou oba souˇcást´ı PC (viz AT & T truerand). Jin´ ym pˇr´ıkladem m˚ uˇze b´ yt vyuˇzit´ı chaotick´ ych vzduchov´ ych turbulenc´ı v pevn´ ych disc´ıch. Ty maj´ı vliv na dobu vystaven´ı diskov´ ych hlav a rotaˇcn´ı zpoˇzdˇen´ı. Kombinac´ı nˇekolika podobn´ ych hardwarov´ ych generátor˚ u a pouˇzit´ım algoritm˚ u na zjiˇst’ován´ı, zda entropie generovan´ ych bit˚ u opravdu odpov´ıdá poˇzadavk˚ um na náhodnost, lze dosáhnout spolehlivˇe n´ ahodn´ ych posloupnost´ı [25]. Data z RBG se pouˇz´ıvaj´ı jako vstupy pro generátory pseudonáhodn´ ych ˇc´ısel – PRNG (Pseudo Random Number Generator ). Pouˇzit´ı ne zcela náhodn´ ych posloupnost´ı vede k de´ cn´ık z´ıskává jistou ˇsanci uhádnout nebo gradaci bezpeˇcnosti kryptografick´ ych algoritm˚ u. Utoˇ s urˇcitou pravdˇepodobnost´ı pˇredpovˇedˇet následuj´ıc´ı posloupnost bit˚ u. Pouze skuteˇcnˇe n´ ahodn´ a posloupnost m˚ uˇze zaruˇcit bezpeˇcnost algoritm˚ u. Chybou, kter´ a m˚ uˇze vést aˇz k u ´spˇeˇsnému prolomen´ı ˇsifry u ´toˇcn´ıkem, je pouˇzit´ı hashovac´ıch algoritm˚ u (napˇr. SHA-1, MD5, apod.) jako generátor˚ u náhodn´ ych posloupnost´ı, nebot’ nelze zaruˇcit m´ıru entropie (viz definice 2.6.1) takto generovan´ ych dat. Definice 2.6.1 Entropie je m´ıra neuspoˇrádanosti, náhodnosti nebo promˇenlivosti v uzavˇreném systému. Entropie systému X je matematická m´ıra mnoˇzstv´ı informace z´ıskané pozorován´ım systému X. [31]

2.6.2

Hashovac´ı funkce

Hashovac´ı funkce (definice 2.6.2) je speciáln´ı funkce, která vrac´ı reprezentativn´ı vzorek daného argumentu. Pouˇz´ıv´ a se pˇredevˇs´ım u digitáln´ıho podpisu a pro zajiˇstˇen´ı datové integrity. Princip fungov´ an´ı je zn´ azornˇen na obrázku 2.6. Zm´ınˇené hashovac´ı funkce jsou veˇrejnˇe 15

známé, nepouˇz´ıvaj´ı ˇz´ adn´ y tajn´ y kl´ıˇc. Jestliˇze slouˇz´ı ke zjiˇstˇen´ı, zda bylo nav´ıc s daty manipulováno, naz´ yvaj´ı se MDC (modification detection codes). Pˇr´ıbuzné k tˇemto funkc´ım jsou hashovac´ı funkce parametrizované tajn´ ym kl´ıˇcem. Tyto slouˇz´ı k autentizaci p˚ uvodce zprávy i k zajiˇstˇen´ı jej´ı integrity – rodina algoritm˚ u MAC (message authentication codes). Jako zástupce rodiny MAC uved’me algoritmus HMAC.

Obr´ azek 2.6: Obecn´ y model iterované hashovac´ı funkce

Definice 2.6.2 Jednocestn´ a funkce (One-way function) je taková funkce f z mnoˇziny X do mnoˇziny Y , ˇze plat´ı: ∀x ∈ X mus´ı b´ yt v´ ypoˇcetnˇe snadné z´ıskat f (x), ale ∀y ∈ Im(f ) je v´ ypoˇcetnˇe nezvl´ adnutelné naj´ıt takové x ∈ X, ˇze f (x) = y. Kromˇe splnˇen´ı podm´ınky preimage resistance uvedené v definici, klademe na jednocestnou (hashovac´ı) funkci jeˇstˇe tyto dalˇs´ı poˇzadavky: • Je aplikovateln´ a na argument (témˇeˇr) libovolné velikosti. • M´ a v´ ystupn´ı hodnotu konstantn´ı délky n bit˚ u (bˇeˇznˇe n = 160 nebo n = 256). • Plat´ı second-preimage resistance, viz [11]. • Plat´ı collision resistance, viz [11]. Algoritm˚ u pouˇz´ıvan´ ych k z´ıskáván´ı jednoznaˇcné ˇretˇezcové reprezentace libovoln´ ych dat (hashe) existuje nˇekolik: MD4, MD5, SHA, SHA-1, RIPEMD aj. U mnoha hashovac´ıch algoritm˚ u byly zjiˇstˇeny z´ asadn´ı bezpeˇcnostn´ı nedostatky, proto je do budoucna vhodné pouˇz´ıvat jejich n´ astupce. U nˇekter´ ych aplikac´ı nemus´ı b´ yt zjiˇstˇené nedostatky natolik v´ yznamné a mohou b´ yt d´ ale vyuˇz´ıv´ any, toto se t´ yká pˇredevˇs´ım aplikac´ı, u nichˇz nemá relevantnost v´ ystupu hashovac´ıch algoritm˚ u dlouhého trván´ı (napˇr. s´ıt’ové protokoly).

16

Kapitola 3

Malware V této kapitole se zamˇeˇr´ıme na popis r˚ uzn´ ych typ˚ u ˇskodliv´ ych poˇc´ıtaˇcov´ ych program˚ u. Tak chápeme pˇredevˇs´ım poˇc´ıtaˇcové viry, trojské konˇe, ˇcervy a jiné specifiˇctˇejˇs´ı druhy. Souhrnnˇe b´ yvá takov´ yto software produkovan´ yu ´toˇcn´ıky naz´ yván jako malware (malicious software). Aktivity malwaru b´ yvaj´ı typicky zac´ıleny na poˇc´ıtaˇcové systémy s bˇeˇz´ıc´ımi sluˇzbami, jeˇz obsahuj´ı bezpeˇcnostn´ı slabiny. Jako typick´ y pˇr´ıklad zranitelného systému uved’me stanici s nainstalovan´ ym operaˇcn´ım systémem MS Windows XP bez zahrnut´ ych kritick´ ych bezpeˇcnostn´ıch z´ aplat. Nezabezpeˇcen´ y systém MS Windows XP, pˇripojen´ y k Internetu, vydrˇz´ı pr˚ umˇernˇe 20 minut, neˇz je objeven a u ´spˇeˇsnˇe kompromitován [7]. Nemus´ı b´ yt pravidlem, ˇze ˇskodliv´ y software se do systému dostane pouze bez vˇedom´ı uˇzivatele. Existuje teoretick´ a studie, v n´ıˇz je dokonce popsán takov´ y typ malwaru (pojmenován jako Satan Virus), vˇcetnˇe vlastn´ı propagace, vzájemné komunikace mezi nezávisl´ ymi instancemi viru, interakce s uˇzivatelem napadeného systému a zp˚ usob moˇzné implementace. Program popsan´ y v této studii je na poˇcátku uˇzivatelem vˇedomˇe nainstalován jako software s l´ akav´ ymi funkcemi. Pozdˇeji svoji obˇet’ dokonale ovládá, vyd´ırá ji a nut´ı jednat podle vlastn´ıch pravidel hry [3].

3.1

Co je a nen´ı malware

Tato ˇc´ ast konkrétnˇeji definuje pojem malware (definice 3.1.1) a poukazuje na rozd´ıl mezi bˇeˇzn´ ymi a ˇskodliv´ ymi programy. Definice 3.1.1 Malware je program vykonávaj´ıc´ı nˇejaké ˇskodlivé akce nam´ıˇrené proti uˇzivateli, kter´ y byl za t´ımto u ´ˇcelem vytvoˇren. C´ılem je typické zp˚ usoben´ı ˇskody v libovolné podobˇe, a to na pracovn´ı stanici, serveru nebo poˇc´ıtaˇcové s´ıti. Skupina softwaru oznaˇcovan´ a jako malware tedy reprezentuje vˇsechny obecnˇe známé kategorie ˇskodlivého softwaru, jako jsou viry, ˇcervi, trojˇst´ı konˇe, rootkity aj. P˚ uvodnˇe vznikaly tyto programy jako d˚ ukaz programátorsk´ ych dovednost´ı, jako zkouˇska, kam aˇz je schopen se dan´ y v´ ytvor po s´ıti rozˇs´ıˇrit nebo jako ˇzertovné programy k rozpt´ ylen´ı a nevinnému obtˇeˇzov´ an´ı uˇzivatele. Pozdˇeji se objevovaly vandalské programy odstraˇ nuj´ıc´ı data z disku nebo naruˇsuj´ıc´ı konzistenci souborového systému. S rozˇs´ıˇren´ım ˇsirokopásmového internetu se objevuje st´ ale v´ıce malwaru tvoˇreného s c´ılem podvodného finanˇcn´ıho zisku (spyware, keystroke loggery, dialery).

17

Pozn´ amka: Jako malware by nemˇel b´ yt oznaˇcován software, kter´ y obsahuje chyby, ale byl napsán pro legitimn´ı u ´ˇcely.

ˇ Zivotn´ ı cyklus malwaru

3.2

ˇ Zivotn´ ı cyklus malwaru zaˇc´ın´ a jeho vytvoˇren´ım a konˇc´ı u ´pln´ ym odstranˇen´ım z napadeného systému. N´ asleduje popis jednotliv´ ych etap [38]: 1. Vytvoˇ ren´ı K vytvoˇren´ı nˇejakého ˇskodlivého kódu postaˇcuje základn´ı znalost libovolného programovac´ıho jazyka a pˇr´ıstup k Internetu. Existuj´ı samostatné webové servery slouˇz´ıc´ı pouze k ˇs´ıˇren´ı malwaru nebo vytváˇren´ı nov´ ych verz´ı z hotov´ ych a funkˇcn´ıch verz´ı. 2. Replikace a rozˇ s´ıˇ ren´ı ˇ ˇ S´ıˇren´ı n´ akazy prob´ıh´ a v´ıce zp˚ usoby. Cervi vyuˇz´ıvaj´ı e-mail, sd´ılen´ı soubor˚ u nebo IM (Instant Messaging). Viry se replikuj´ı v rámci hostitelského systému. Trojani se skr´ yvaj´ı pod webov´ ymi odkazy ke staˇzen´ı, jsou ˇcasto souˇcást´ı e-mail˚ u a pochybn´ ych webov´ ych str´ anek. 3. Aktivace Vˇetˇsina malwaru prov´ ad´ı vlastn´ı ˇcinnost po spuˇstˇen´ı aplikace. Nˇekdy m˚ uˇze b´ yt ˇcinnost spuˇstˇena automaticky, napˇr. ke zvolenému datu nebo pˇri splnˇen´ı urˇcité podm´ınky. 4. Odhalen´ı Tato f´ aze typicky n´ asleduje po fázi pˇredcházej´ıc´ı, avˇsak nemus´ı tomu tak b´ yt vˇzdy. Po odhalen´ı b´ yv´ a malware odeslán do ICSA Labs [27], kde je analyzován, zdokumentov´ an a dokumentace o nˇem distribuována v´ yrobc˚ um antivirov´ ych produkt˚ u. 5. Pˇ rizp˚ usoben´ı Antivirové spoleˇcnosti modifikuj´ı sv˚ uj vyhledávác´ı software, aby byl schopen detekovat nov´ y malware. Doba proveden´ı tohoto kroku závis´ı na jednotliv´ ych antivirov´ ych spoleˇcnostech – pohybuje se od jednotek hodin, dn˚ u, aˇz mˇes´ıc˚ u.

3.3 3.3.1

Kategorie Virus

Definice 3.3.1 Virus je program, kter´ y je spuˇstˇen nˇejakou akc´ı uˇzivatele. Poté vytv´ aˇr´ı své vlastn´ı kopie, pˇr´ıpadnˇe tyto kopie dokáˇze i sám modifikovat. Obsahuje nˇejakou funkci (payload ), kter´ a se vykon´ a v pˇr´ıpadˇe splnˇen´ı pˇredem definovan´ ych podm´ınek. Poˇc´ıtaˇcov´ y virus je tedy zˇrejmˇe spustiteln´ y poˇc´ıtaˇcov´ y kód, kter´ y je schopen vlastn´ı reprodukce v r´ amci hostitele. Pokud dokáˇze virus nˇejak modifikovat své vlastn´ı kopie – potomky, jedná se o typ tzv. polymorfn´ıho viru. Pokud dokáˇze modifikovat také sám sebe (aktivn´ı instanci programu), naz´ yv´ ame tento zvláˇstn´ı druh vir˚ u jako metamorfn´ı. Reprodukce, neboli ˇs´ıˇren´ı viru z jednoho systému na jin´ y, je moˇzná pouze jako souˇcást infikovaného systému. Virus se tedy nedok´ aˇze ˇs´ıˇrit zcela autonomnˇe. 18

Podle typu c´ılové destinace v hostitelském systému m˚ uˇzeme viry rozliˇsovat na souborové, boot-sector viry, multipartitn´ı viry atd. Mnohé, vyspˇelejˇs´ı formy, dokáˇz´ı kombinovat zm´ınˇené typy destinac´ı a st´ avaj´ı se pak mnohem odolnˇejˇs´ı v˚ uˇci objeven´ı a odstranˇen´ı z napadeného systému. ˇıˇren´ı virové n´ S´ akazy se m˚ uˇze ub´ırat nˇekolika cestami – skrze s´ıt’ové souborové systémy, systémy ke sd´ılen´ı a v´ ymˇenˇe soubor˚ u (typicky jist´ y druh P2P s´ıt´ı), zneuˇz´ıván´ım sluˇzby WWW (World Wide Web) a jistˇe i mnoha dalˇs´ımi.

3.3.2

ˇ Cerv

ˇ Definice 3.3.2 Cerv (worm) je program, kter´ y, narozd´ıl od viru, vytváˇr´ı své vlastn´ı (i modifikované) kopie bez jakéhokoli pˇriˇcinˇen´ı uˇzivatele. Propagace nákazy prob´ıhá s´ıt’ovou cestou, tzn. ˇcerv se dok´ aˇze ˇs´ıˇrit z infikovaného systému pouze prostˇrednictv´ım jeho s´ıt’ového pˇripojen´ı. K´ od nesen´ y v tˇele ˇcerva m˚ uˇze b´ yt zcela libovoln´ y. ˇ Cervi jsou druh malwaru ˇs´ıˇr´ıc´ı se samostatnˇe poˇc´ıtaˇcovou s´ıt´ı. Hlavn´ı rozd´ıl mezi ˇcervy a viry je ten, ˇze prvn´ı jmenovaná skupina je nezávislá na aktivitˇe v rámci hostitelského systému. Jinak ˇreˇceno, ˇcervi maj´ı autoreplikaˇcn´ı schopnost. Pos´ılaj´ı kopie sebe sama do s´ıtˇe na urˇcené s´ıt’ové adresy, které jsou bud’ pevnˇe dány nebo jsou náhodnˇe vybrány z celého ˇ adresového prostoru. Casto se pouˇzij´ı pouze relevantn´ı adresy v rámci s´ıtˇe, v n´ıˇz se dan´ y poˇc´ıtaˇc nach´ az´ı – v´ ybˇer z´ avis´ı na implementované logice kaˇzdého konkrétn´ıho typu ˇcerva. V pˇr´ıpadˇe ˇs´ıˇren´ı prostˇrednictv´ım elektronické poˇsty jsou c´ılové destinace vyhledávány v souborech na lok´ aln´ıch disc´ıch. V minulosti celá ˇrada u ´spˇeˇsn´ ych ˇcerv˚ u tohoto typu dokázala e-mailové adresy vyhled´ avat v souborech r˚ uzn´ ych poˇstovn´ıch klient˚ u instalovan´ ych na daném poˇc´ıtaˇci, kde byly uloˇzeny kontakty uˇzivatele tohoto poˇc´ıtaˇce. Obsahem pˇren´ aˇsen´ ym v tˇele ˇcerva b´ yvá ˇcasto jin´ y, mnohdy zákeˇrnˇejˇs´ı kód, kter´ y m˚ uˇze napˇr. mazat soubory na disku, rozes´ılat je pˇres e-mail nebo instalovat tajné pˇr´ıstupové ´ cn´ık tak z´ıskává nav´ıc moˇznost se body do systému, tzv. zadn´ı vrátka“ (backdoor ). Utoˇ ” kdykoli v budoucnu k systému vzdálenˇe pˇrihlásit, témˇeˇr neomezenˇe provádˇet neautorizovanou ˇcinnost a z˚ ustat pˇri tom nepozorován . . . Pˇr´ıtomnost ˇcerva se m˚ uˇze projevovat nedostupnost´ı webov´ ych stránek v´ yrobc˚ u antivirového softwaru nebo u ńikem licenˇcn´ıch kl´ıˇc˚ u k instalovan´ ym hrám a aplikac´ım [38]. Pozn´ amka: Hranice mezi modern´ımi viry a poˇc´ıtaˇcov´ ymi ˇcervy se v reálu ˇcasto st´ırá. Spojen´ım v´ yhod jednotliv´ ych typ˚ u malwaru se jejich autoˇri snaˇz´ı pos´ılit schopnosti sv´ ych v´ ytvor˚ u. Vznikaj´ı ˇ stále novˇejˇs´ı a vyspˇelejˇs´ı hrozby. Skody zp˚ usobené p˚ usoben´ım vir˚ u, ˇcerv˚ u a jin´ ych druh˚ u malwaru se odhaduj´ı aˇz na 100 miliard $ za posledn´ıch dvacet let [9].

3.3.3

Trojan

Definice 3.3.3 Trojský k˚ uˇ n neboli trojan (trojan horse) je program, kter´ y nevytváˇr´ı vlastn´ı kopie ani se nijak neˇs´ıˇr´ı, pouze provád´ı ˇcinnost, o n´ıˇz uˇzivatel programu nemá tuˇsen´ı. Trojsk´ y k˚ un ˇ je program, kter´ y se snaˇz´ı pˇredst´ırat, ˇze je nˇeˇc´ım jin´ ym, neˇz ve skuteˇcnosti je. Na prvn´ı pohled vypad´ a jako uˇziteˇcn´ y program, kter´ y uˇzivatel jistˇe náleˇzitˇe ocen´ı. Po spuˇstˇen´ı je realita ale takov´ a, ˇze provád´ı ˇcinnost zcela jinou (nebo m˚ uˇze nab´ızené funkce

19

opravdu obsahovat a z´ akeˇrn´ a ˇcinnost prob´ıhá skrytˇe na pozad´ı). Poté, co je nainstalován“ ” do systému, vykon´ av´ a ˇcinnosti, jako je vytváˇren´ı zadn´ıch vrátek nebo stahován´ı jiného malwaru z Internetu. Nem´ a replikaˇcn´ı schopnosti jako virus, proto je jeho pˇreˇzit´ı závislé na zp˚ usobu, jak´ ym pˇresvˇedˇcuje“ uˇzivatele, ˇze by mˇel b´ yt spuˇstˇen. ”

3.3.4

Rootkit

Definice 3.3.4 Rootkit je oznaˇcen´ı programu, kter´ y disponuje schopnostmi skr´ yvat svoji pˇr´ıtomnost v systému pˇred uˇzivatelem, ovládat ˇcásti systému nebo nad n´ım zcela pˇrevz´ıt kontrolu. Jako rootkity je oznaˇcov´ ana celá skupina program˚ u s podobn´ ym chován´ım. Bˇeˇznˇe b´ yvaj´ı pomoc´ı antivirov´ ych program˚ u nedetekovatelné. Nahrazen´ım origináln´ıch bezpeˇcnostn´ıch funkc´ı systému se snaˇz´ı zajistit vlastn´ı neodstranitelnost. Mezi pouˇz´ıvané techniky patˇr´ı skr´ yván´ı bˇeˇz´ıc´ıch proces˚ u, soubor˚ u a dat v operaˇcn´ım systému. Zpravidla s sebou rootkit také zav´ ad´ı do systému zadn´ı vrátka“ [37]. ”

3.3.5

Spam

Spam je oznaˇcen´ı nevyˇz´ adané elektronické poˇsty. V souˇcasnosti je to jeden z nejvˇetˇs´ıch problém˚ u, s nimiˇz se v Internetu pot´ ykáme. Aˇckoli se nejedná o nˇejak´ y ˇskodliv´ y kód, jako pˇredeˇslé druhy (viz definice 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 a 3.3.4), b´ yvá velmi ˇcasto k elektronick´ ym u ´tok˚ um vyuˇz´ıv´ an. V dobˇe vzniku tohoto oznaˇcen´ı pro nevyˇzádaná obchodn´ı nebo podvodná sdˇelen´ı se spam objevoval pˇrev´ aˇznˇe v e-mailov´ ych schránkách uˇzivatel˚ u. Dnes se problém rozr˚ ustá do nˇekolika dalˇs´ıch rozmˇer˚ u, spam se objevuje uˇz i v diskuzn´ıch skupinách, chatu a u komunikaˇcn´ıch program˚ u na b´ azi IM. Poˇrad´ı 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Zemˇe Spojené st´ aty americké (USA) ˇ ına C´ Rusko Velk´ a Británie (UK) Jiˇzn´ı Korea Nˇemecko Japonsko Francie Indie Kanada

Poˇcet znám´ ych incident˚ u 1 546 471 282 206 191 185 160 157 126 123

Tabulka 3.1: Pˇrehled 10 zem´ı jako nejvˇetˇs´ıch p˚ uvodc˚ u spamu, k 28. 4. 2008 Dlouhodobé mˇeˇren´ı procentu´ aln´ıho pod´ılu spamu dokazuje, ˇze okolo 80 % celosvˇetového obˇehu e-mail˚ u je spam. Statistiky dále ukázaly, ˇze nejv´ıce spamu pocház´ı ze Severn´ı Ameriky, a ˇze asi 200 producent˚ u spamu má na svˇedom´ı cel´ ych 80 % vˇsech nevyˇzádan´ ych zpr´ av m´ıˇr´ıc´ıch do mailbox˚ u uˇzivatel˚ u. Zaj´ımavá data pˇrináˇs´ı projekt ROKSO (Register of Known Spam Operations), coˇz je registr odesilatel˚ u spamu, spamov´ ych sluˇzeb a znám´ ych spamov´ ych incident˚ u [36].

20

Projekt ROKSO nav´ıc udrˇzuje databázi s klasifikovan´ ymi daty, do které maj´ı pˇr´ıstup pouze agentury jako: Scotland Yard CCU (UK); FBI, USSS, US Marshal’s Service (USA); OPTA (Nizozem´ı) a ACMA (Austrálie). Data o nezákonn´ ych aktivitách z této DB slouˇz´ı jako d˚ ukazy pˇri soudn´ıch procesech. Pˇrehled vybran´ ych zem´ı podle poˇrad´ı v produkci spamu ukazuje tabulka 3.1.

3.3.6

Botnet

Napaden´ y systém, kter´ y je pod nadvládou u ´toˇcn´ıka, se oznaˇcuje jako bot nebo zombie. ˇ Cinnost´ı program˚ u, jako jsou ˇcervi, trojani, rootkity atd., lze vzdálenˇe zraniteln´ y systém ´ cn´ıci mohou kdykoli ovládat. Malware v systému naslouchá na urˇcit´ ych portech poˇc´ıtaˇce. Utoˇ vzdálenˇe na tyto porty pos´ılat instrukce (s´ıt’ové pakety), pomoc´ı nichˇz ˇcinnost svého programu ovlivˇ nuj´ı. Poˇcet systém˚ u napaden´ ych jedn´ım konkrétn´ım typem malwaru se nezˇr´ıdka pohybuje v ˇr´ adech des´ıtek a stovek tis´ıc kus˚ u. Mnoˇzina takto ovládan´ ych systém˚ u (bot˚ u) se oznaˇcuje jako botnet [16, 1]. Koordinac´ı celého botnetu dokáˇzou u ´toˇcn´ıci provádˇet distribuované u ´toky na internetové servery DDoS (Distributed Denial-of-Service), phishingové u ´toky nebo rozes´ılat tis´ıce podvodn´ ych e-mailov´ ych zpr´ av. Kdokoli by se snaˇzil vystopovat p˚ uvodce tˇechto spamov´ ych zpráv, najde sp´ıˇse nicnetuˇs´ıc´ı obˇet’ jiného u ´toku neˇz skuteˇcného u ´toˇcn´ıka. Botnety jsou ned´ılnou souˇc´ ast´ı Internetu. Jsou dokonce pˇredmˇetem obchodován´ı mezi jejich majiteli“ a ” potenci´ aln´ımi z´ akazn´ıky, tˇemi jsou zadavatelé reklamy atp. Pozn´ amka: Term´ın bot se nˇekdy pouˇz´ıv´ a také pro oznaˇcen´ı malwaru, kter´ y zp˚ usob´ı zm´ınˇené ovládnut´ı poˇc´ıtaˇce, ovl´ adnut´ y stroj pak b´ yvá oznaˇcován jako zombie.

3.3.7

Podvodn´ e techniky

Podvodné techniky jsou jak´ ymsi prostˇredkem u ´toˇcn´ık˚ u, jak zneuˇz´ıt zranitelnosti obˇeti. Slab´ ym m´ıstem m˚ uˇze b´ yt jednak nedostateˇcné technické zabezpeˇcen´ı, stejnˇe tak ale i povahové rysy ˇclovˇeka sed´ıc´ıho za poˇc´ıtaˇcem. Mezi podvodné techniky se ˇrad´ı nejr˚ uznˇejˇs´ı poplaˇsné zprávy (hoax ), podvodné stránky snaˇz´ıc´ı se z´ıskat pˇrihlaˇsovac´ı jména a hesla nepozorn´ ych uˇzivatel˚ u (phishing). Procentuáln´ı u ´spˇeˇsnost takov´ ych technik nen´ı zˇrejmˇe nikterak vysoká. Porovnáme-li ji vˇsak s podobnˇe vyhl´ıˇzej´ıc´ı statistikou u ´spˇeˇsnosti spamu, m˚ uˇze b´ yt v souˇctu ˇskoda zp˚ usobená i malému procentu vˇsech uˇzivatel˚ u Internetu pomˇernˇe vysoká.

3.4

Funkce viru

Kaˇzd´ y virus se skl´ ad´ a nejménˇe ze tˇr´ı, typicky ˇctyˇr, ˇcást´ı (tzv. rutin, viz obrázek 3.1) [10]: • Vyhled´ avac´ı Lokalizace dalˇs´ıch potenci´ aln´ıch c´ıl˚ u (soubor˚ u) na disku. Rozhoduje o rychlosti ˇs´ıˇren´ı vir˚ u, zda bude n´ akaza prob´ıhat na jednom disku nebo v´ıce disc´ıch. Jako kaˇzd´ y program mus´ı v této f´ azi virus volit optimáln´ı pomˇer – velikost kódu / mnoˇzstv´ı funkc´ı. • Kop´ırovac´ı ˇ ım je Zajiˇstˇen´ı vlastn´ı reprodukce viru. Sloˇzitost této rutiny závis´ı na typu viru. C´ sofistikovanˇejˇs´ı, t´ım m´ a virus vˇetˇs´ı ˇsanci splnit poslán´ı a neb´ yt odhalen. 21

• Anti-detekˇ cn´ı Definuje chov´ an´ı viru po spuˇstˇen´ı. Jistá m´ıra náhodnosti v chován´ı opˇet sniˇzuje pravdˇepodobnost odhalen´ı. Zahrnuje rozhodován´ı, zda se má dan´ y soubor nakazit nebo nikoli, s ohledem na jeho velikost a m´ıru diskové aktivity s procesem nákazy souvisej´ıc´ı. • Charakteristick´ a – payload Tato (voliteln´ a) ˇc´ ast urˇcuje charakteristické chován´ı viru. Zpravidla jde o nˇejakou z´ akeˇrnou ˇcinnost (maz´ an´ı soubor˚ u, omezován´ı v´ ykonu nebo funkˇcnosti OS, obtˇeˇzov´ an´ı uˇzivatele, . . . ).

Obr´ azek 3.1: Funkˇcn´ı diagram viru [10]

3.5

Skr´ yv´ an´ı a identifikace

Faktem je, ˇze i viry potˇrebuj´ı m´ıt nˇejak´ y mechanismus, jak rozpoznat vlastn´ı pˇr´ıtomnost v systému, aby se pˇredeˇslo opakovanému napaden´ı jiˇz jednou infikovaného souboru. Nˇekteré dále zm´ınˇené principy tedy v sobˇe implementuj´ı i samotné viry, i kdyˇz v jejich pˇr´ıpadˇe je u ´kol objeven´ı pˇr´ıtomnosti jiné instance sebe sama o poznán´ı snazˇs´ı neˇz v pˇr´ıpadˇe antivir˚ u. ´ cn´ıci pˇred vypuˇstˇen´ım nového viru do svˇeta testuj´ı, zda bude jejich v´ Utoˇ ytvor schopen proj´ıt pˇres kontrolu bˇeˇzn´ ymi antivirov´ ymi produkty. Dˇelen´ı vir˚ u do kategori´ı se provád´ı na základˇe mnoha jejich vlastnost´ı. At’ uˇz podle c´ılové destinace (souborové infektory, boot-sector infektory, makroviry, multipartitn´ı viry) nebo zp˚ usobu maskov´ an´ı, pˇr´ıpadnˇe zp˚ usobu pouˇzit´ı kryptografick´ ych algoritm˚ u (klasické, polymorfn´ı, metamorfn´ı, stealth viry, adresáˇrové viry). Z pohledu této práce o kryptovirologii jsou nejzaj´ımavˇejˇs´ı pr´ avˇe viry, které nˇejak´ ym zp˚ usobem vyuˇz´ıvaj´ı kryptografii. Typick´ y virus (souborov´ y infektor) napadá spustitelné soubory – nejˇcastˇeji typu EXE. Struktura EXE souboru je na obrázku 3.2. Jestliˇze chce virus napadnout EXE soubor, mus´ı 22

Obr´ azek 3.2: Struktura EXE souboru [10]

modifikovat jeho hlaviˇcku (File Header) a relokaˇcn´ı tabulku (Relocation Pointer Table) a taktéˇz pˇridat vlastn´ı k´ od do tˇret´ı ˇcásti (Load Module). Virus se m˚ uˇze um´ıstit na libovolné ˇ m´ısto v souboru. Reknˇ eme, ˇze se v jednom konkrétn´ım pˇr´ıpadˇe um´ıst´ı na konec EXE souboru. Mus´ı zajistit, aby pˇri spouˇstˇen´ı souboru byl on jako prvn´ı, kdo z´ıská kontrolu nad ˇr´ızen´ım, nikoliv p˚ uvodn´ı program.

3.5.1

Polymorfismus a metamorfismus

Snaha uˇcinit viry co nejménˇe viditelné si vyˇzádala v´ yvoj dalˇs´ıch technik, jak zakr´ yt jejich ˇ pˇr´ıtomnost v systému (falˇsov´ an´ı data a ˇcasu u soubor˚ u, kontroln´ıch souˇct˚ u). C´ım déle dokázal virus skrytˇe pˇreˇz´ıvat, t´ım vˇetˇs´ı byla jeho ˇsance ˇs´ıˇrit se a replikovat. Nejenˇze se takov´ ymi technikami snaˇz´ı skr´ yt pˇred zraky uˇzivatel˚ u, hlavn´ım jejich c´ılem je zt´ıˇzen´ı pr´ ace vyhled´ avac´ım program˚ um. Technik ukr´ yv´ an´ı existuje celá ˇrada, zamˇeˇr´ıme se zde podrobnˇeji na jednu z nich – polymorfismus. U polymorfismu jde o to zakr´ yt vlastn´ı kód tak, aby nebyl identifikov´ an jako virus. Zjednoduˇsen´ y pˇr´ıklad infikovaného souboru je naznaˇcen na obrázku 3.3. N´ aˇs virus se um´ıstil na konec souboru, samozˇrejmˇe patˇriˇcnˇe pozmˇenil vstupn´ı bod p˚ uvodn´ıho programu (entry point) [14].

Obrázek 3.3: Bˇeˇzn´ y virus Prvn´ım z´ asadn´ım vylepˇsen´ım bylo zaˇsifrován´ı celého kódu viru v souboru a um´ıstˇen´ı pˇred nˇej pouze malé deˇsifrovac´ı smyˇcky – dekryptoru (decryptor ). Vstupn´ım bodem je pak tato deˇsifrovac´ı smyˇcka. Hlavn´ı tˇelo viru je nyn´ı skryté, je odhaleno aˇz v dobˇe spuˇstˇen´ı dekryptoru. Polymorfismus je vlastnost m´ıt mnoho r˚ uzn´ ych podob. Proto maj´ı polymorfn´ı viry mnoho typ˚ u deˇsifrovac´ıch smyˇcek. V zaˇsifrované ˇcásti viru je nav´ıc obsaˇzena funkce, která obstar´ av´ a polymorfn´ı transformace. Novˇe nakaˇzen´ y soubor v sobˇe obsahuje kopii samotného viru, ovˇsem jiˇz v jiné zaˇsifrované podobˇe. Schéma polymorfn´ıho viru je naznaˇceno na obr´ azku 3.4. 23

Obrázek 3.4: Polymorfn´ı virus

Evoluce polymorfn´ıch vir˚ u vedla jeˇstˇe dále – k metamorfn´ım typ˚ um vir˚ u (obrázek 3.5). Jsou to zvl´ aˇstn´ı typy vych´ azej´ıc´ı z principu polymorfismu, ale zp˚ usoby zatemˇ nován´ı kódu a maskov´ an´ı se pˇred antiviry dotahuj´ı mnohem dále. Idea spoˇc´ıvá v rozm´ıstˇen´ı mal´ ych ostr˚ uvk˚ u“ virového k´ odu v r˚ uzn´ ych m´ıstech programu. Vstupn´ı bod pak m˚ uˇze z˚ ustat ” nezmˇenˇen, virus pˇreb´ır´ a ˇr´ızen´ı aˇz z kontextu spouˇstˇen´ı p˚ uvodn´ıho programu.

Obrázek 3.5: Metamorfn´ı virus

3.6

Detekce

Vyhled´ av´ an´ı a likvidace vir˚ u a jiného malwaru antivirov´ ymi produkty je hlavn´ı zp˚ usob boje proti ˇs´ıˇr´ıc´ı se n´ akaze. Z´ akladn´ı metody vyhledáván´ı jsou stejnˇe staré jako prvn´ı poˇc´ıtaˇcové viry. V této podkapitole se budeme vˇenovat klasick´ ym metodám detekce znám´ ych vir˚ u. O problematice vyhled´ av´ an´ı nov´ ych a neznám´ ych vir˚ u bude pojednáno v ˇcásti o heuristick´ ych metod´ ach. Pˇrehled zp˚ usob˚ u detekce malwaru [15]: 1. Vyhled´ av´ an´ı Jedn´ım z hlavn´ıch zp˚ usob˚ u, kter´ y antivirové produkty bˇeˇznˇe pouˇz´ıvaj´ı k detekci zn´ am´ ych vir˚ u, je metoda porovnáván´ı ˇretˇezc˚ u (string matching). Vyhledáván´ı na tomto principu je v podstatˇe pouze vyhodnocován´ı nˇejaké podm´ınky s v´ ysledkem: JE ´ TO VIRUS / NENI TO VIRUS. Testuje se shoda charakteristick´ ych ˇretˇezc˚ u, coˇz jsou ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u posloupnosti instrukc´ı. Metoda je relativnˇe ˇcasovˇe nároˇcná, protoˇze se mus´ı testovat a vyhodnotit celá datab´ aze virov´ ych vzor˚ u pro kaˇzd´ y zkouman´ y soubor, na kter´ y se implicitnˇe pohl´ıˇz´ı jako na potenci´ alnˇe infikovan´ y virem. Optimalizace algoritm˚ u na porovnáván´ı ˇretˇezc˚ u je velmi ˇzádouc´ı. Vynaloˇzené u ´sil´ı pˇri v´ yvoji se pak projevuje v rozd´ılné rychlosti antivirového softwaru u jednotliv´ ych v´ yrobc˚ u. V´ yhody: • jednoduchost • spolehlivost • u ´spˇeˇsnost léˇcen´ı

24

Nev´ yhody: • mal´ a rychlost • problémy s polymorfn´ımi viry • neschopnost detekce nov´ ych vir˚ u 2. Skenov´ an´ı Antivirov´ y vyhled´ avaˇc znak˚ u (scanner ) je základem kaˇzdého antivirového softwaru. K p´ atr´ an´ı se pouˇz´ıv´ a jak´ ysi soubor charakteristick´ ych znak˚ u – virov´ y otisk, hledaj´ı se pouze znaky typické pro konkrétn´ı virus. V´ yhody: • rychlost • u ´spˇeˇsnost léˇcen´ı Nev´ yhody: • mal´ a spolehlivost • problémy s polymorfn´ımi viry • neschopnost detekce nov´ ych vir˚ u

3.6.1

Heuristika

Heuristika neboli heuristick´ a anal´ yza je zp˚ usob detekce vir˚ u, které v dobˇe vydán´ı antivirového softwaru jeˇstˇe nebyly napsány. Jelikoˇz je virus program jako kter´ ykoli jin´ y, je rozhodován´ı, zda uˇz se jedn´ a o ˇskodliv´ y kód nebo poˇrád jen obyˇcejn´ y program, velmi sloˇzité. Stejn´ y problém nast´ av´ a také u polymorfn´ıch vir˚ u. Tento typ vir˚ u nejenˇze pouˇz´ıvá symetrické ˇsifrov´ an´ı obsahu tˇela viru, ale dokáˇze mˇenit i dekryptovac´ı smyˇcku. V podstatˇe tak m˚ uˇze virus nab´ yvat ohromného mnoˇzstv´ı r˚ uzn´ ych podob, ˇc´ımˇz maj´ı antiviry sn´ıˇzenou ˇsanci jej odhalit [14]. U heuristické anal´ yzy antivirus jakoby nahl´ıˇz´ı do kódu potenciáln´ıho viru, postupuje po instrukc´ıch tak, jako by program spustil a jednotlivé instrukce postupnˇe vykonával. Naraz´ıli na podezˇrelé instrukce, varuje o moˇzném nebezpeˇc´ı uˇzivatele. Ten mus´ı rozhodnout, zda se o virus opravdu jedn´ a, ˇci nikoliv. Schopnost odhalit“ neznám´ y virus je závislá na nastaven´ı ” prahové hodnoty konkrétn´ıho antiviru. Operaˇcn´ı systémy poskytuj´ı mnoho prostˇredk˚ u (service routines), jak usnadnit ostatn´ım program˚ um pˇr´ıstup k perifern´ım zaˇr´ızen´ım, a naplno tak vyuˇz´ıvat vˇsech moˇzn´ ych funkc´ı. Pomoc´ı tohoto rozhran´ı je dosaˇzeno vˇetˇs´ı u ´rovnˇe abstrakce pro aplikace vyuˇz´ıvaj´ıc´ı hardware poˇc´ıtaˇce. Programy a aplikace sm´ı volat sluˇzby operaˇcn´ıho systému pomoc´ı mechanismu zvaného softwarové pˇreruˇsen´ı. Moˇznost zasahovat do systému pˇreruˇsen´ı je zp˚ usob, jak zabránit vir˚ um v jejich spouˇstˇen´ı. Stejnou moˇznost m´ a ale i virus, ten m˚ uˇze u ´spˇeˇsn´ ym ovládnut´ım tohoto mechanismu obch´ azet detekˇcn´ı antivirové programy. Dalˇs´ı (proaktivn´ı) metody a techniky detekce jsou: 1. Sledov´ an´ı toku ˇ r´ızen´ı Jde o jistou dynamickou kontrolu. Sleduj´ı se vstupn´ı body programu pˇri spouˇstˇen´ı. Vstupn´ı bod (entry point) je m´ısto, kde operaˇcn´ı systém pˇredává ˇr´ızen´ı programu, jenˇz zaˇc´ın´ a vykon´ avat ˇcinnost, pro kterou byl naprogramován.

25

Na z´ akladˇe jist´ ych statistick´ ych vlastnost´ı kompilovan´ ych spustiteln´ ych program˚ u vznikl n´ astroj PEAT (Portable Executable Analysis Toolkit), kter´ y dokáˇze vyhodnocovat anom´ alie toku ˇr´ızen´ı v programu [22]. 2. Detekce kryptografick´ eho k´ odu Pouˇz´ıvanou heuristickou metodou zjiˇst’ován´ı vir˚ u je detekce kryptografického kódu v programu. Absence kryptografického kódu je jistou zárukou toho, ˇze v systému nen´ı pˇr´ıtomen kryptovirus nebo jin´ y malware pouˇz´ıvaj´ıc´ı kryptografii. Viry m´ıvaj´ı nav´ıc implementov´ any nejr˚ uznˇejˇs´ı algoritmy souvisej´ıc´ı s kryptografi´ı – napˇr. test, zda je ˇc´ıslo prvoˇc´ıslem nebo algoritmus násoben´ı velk´ ych ˇc´ısel – Karatsuba [28], popˇr. dalˇs´ı speci´ aln´ı algoritmy. Detekován´ı uspoˇrádán´ı nejmenˇs´ıch prvoˇc´ısel (2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 . . . ) v programu m˚ uˇze znamenat odhalen´ı skrytého viru. 3. Integritn´ı kontrola Metoda zaloˇzen´ a na porovnán´ı aktuáln´ı informace o programu s uloˇzenou hodnotou, kter´ a vznikla v dobˇe instalace (nebo ji poskytuje dodavatel pˇr´ısluˇsného softwaru). K tomuto u ´ˇcelu se v´ ybornˇe hod´ı CRC (Cyclic Redundancy Check ). Nam´ısto samotn´ ych vir˚ u se integritn´ı kontrolou daj´ı zjistit pouze jejich projevy v systému. Problémy s integritn´ı kontrolou nastávaj´ı v pˇr´ıpadˇe legitimn´ı modifikace souboru v ˇcase. Hl´ aˇsen´ı antiviru o nalezen´ı viru je zˇrejmˇe faleˇsn´ y poplach, protoˇze zásahem poruˇsuj´ıc´ım integritu (kontroln´ı souˇcet) souboru je napˇr. i provedená aktualizace programu pomoc´ı tzv. patch˚ u. Pozn´ amka: Zv´ yˇsit bezpeˇcnost systému lze sv´ ym zp˚ usobem i pˇri spouˇstˇen´ı program˚ u. Zde hovoˇr´ıme o ovˇeˇrov´ an´ı podepisovac´ıch“ certifikát˚ u softwaru, které se provád´ı za asistence operaˇcn´ıho ” systému.

3.7

Mechanismy a modely ˇ s´ıˇ ren´ı

Poˇc´ıtaˇcové viry se sv´ ym chov´ an´ım a zp˚ usobem ˇs´ıˇren´ı pˇr´ıliˇs neliˇs´ı od klasick´ ych biologick´ ych patogen˚ u. Proto se poˇc´ıtaˇcov´ y program napadaj´ıc´ı zranitelné systémy naz´ yvá také virus“ ” (latinsky virus, coˇz znamen´ a jed“, zhouba“). ” ” Sledov´ an´ı pr˚ ubˇehu n´ akazy biologick´ ym virem v reálném prostˇred´ı je velice obt´ıˇzné. T´ımto problémem se zab´ yvalo mnoho studi´ı, dnes se provád´ı pˇreváˇznˇe jako poˇc´ıtaˇcové simulace, napˇr. pomoc´ı celul´ arn´ıch automat˚ u – CA (Cellular Automata), coˇz jsou diskrétn´ı modely, kter´ ymi se zab´ yv´ ame v teorii systém˚ u, matematice a teoretické biologii. Buˇ nkou v celul´ arn´ım automatu je koneˇcn´ y automat, FSA (Finite State Automaton). Pˇrevratné v´ ysledky v oblasti pˇredpovˇed´ı ˇs´ıˇren´ı epidemi´ı pˇrinesl projekt nazvan´ y Where’s George? [40]. Projekt byl zamˇeˇren na sledován´ı pohybu bankovek v USA. Z´ıskaná data odhalila zaj´ımavé statistické z´ akony o pohybu osob ve Spojen´ ych státech americk´ ych a pomohla k v´ yvoji matematického popisu, kter´ y m˚ uˇze b´ yt pouˇzit k modelován´ı ˇs´ıˇren´ı infekˇcn´ıch nemoc´ı v dané zemi. Autoˇri projektu (studie) Where’s George? vˇeˇr´ı, ˇze takto z´ıskané v´ ysledky v´ yraznˇe vylepˇs´ı pˇredpovˇedi o geografickém ˇs´ıˇren´ı epidemi´ı [39]. Nakaˇzen´ y hostitel je takov´ y hostitel, kter´ y vykazuje pˇr´ıznaky nákazy. Symptomy jsou vˇetˇsinou mechanismy, které viru pomáhaj´ı ˇs´ıˇrit se na dalˇs´ı hostitele. Vztahy mezi jednotliv´ ymi f´ azemi infekce jsou na obr´ azku 3.6 [6].

26

Obrázek 3.6: Vztah mezi infekˇcnost´ı a virov´ ymi symptomy (popisky nad ˇcasovou osou popisuj´ı infekˇcnost, zat´ımco pod osou dynamiku nákazy)

3.7.1

F´ aze virov´ e n´ akazy

• Obdob´ı skr´ yv´ an´ı V pr˚ ubˇehu raného st´ adia infekce, kdy si virus buduje schopnost ˇs´ıˇren´ı na nového hostitele. • Infekˇ cn´ı obdob´ı V této f´ azi je virus jiˇz nakaˇzliv´ y a m˚ uˇze se pˇrirozen´ ymi mechanismy ˇs´ıˇren´ı pˇrenáˇset na jiné hostitele. • Odstranˇ en´ı V z´ avislosti na hostiteli – z´ıskán´ı imunity nebo jeho smrt – v této fázi nen´ı virus schopen dalˇs´ıho ˇs´ıˇren´ı. • Inkubaˇ cn´ı doba Tato f´ aze infekce se nemus´ı u hostitele projevovat ˇzádn´ ymi pˇr´ıznaky. Bˇehem pr˚ uniku této f´ aze a f´ aze infekˇcn´ıho obdob´ı se virus ˇs´ıˇr´ı nejv´ıce. Je to dáno t´ım, ˇze hostitel dosud nem´ a ponˇet´ı o tom, ˇze je pˇrenaˇseˇcem viru a udrˇzuje normáln´ı kontakt s ostatn´ımi. • Symptomatick´ e obdob´ı Posledn´ı f´ az´ı infekce je symptomatické obdob´ı, kdy jsou jiˇz patrné známky nákazy.

3.7.2

ˇ ıˇ S´ ren´ı

Modely ˇs´ıˇren´ı viru jsou navrhovány z mnoha d˚ uvod˚ u. Epidemiologové potˇrebuj´ı jednoduché modely k testov´ an´ı dopadu specifick´ ych parametr˚ u na celkové chován´ı epidemi´ı. V poˇc´ıtaˇcové vˇedˇe se studiem ˇs´ıˇren´ı biologick´ ych vir˚ u a aplikac´ı poznatk˚ u do svˇeta poˇc´ıtaˇc˚ u snaˇz´ıme pˇredpov´ıdat rychlost ˇs´ıˇren´ı a dopady infekce zp˚ usobené malwarem. Pˇrestoˇze se m´ısto skuteˇcného svˇeta pohybujeme v prostˇred´ı Internetu, dávaj´ı v´ ysledky simulac´ı mnohdy pˇrekvapivˇe pˇresné v´ ysledky [5]. Poˇc´ıtaˇcov´ y virus m˚ uˇze b´ yt napsán tak, aby se dokázal ˇs´ıˇrit na libovolnou platformu. Obrázek 3.7 bude slouˇzit jako modelová situace, kterou si detailnˇeji pˇredstav´ıme. Z pohledu modelové organizace je okoln´ı svˇet pln´ y poˇc´ıtaˇcov´ ych vir˚ u, jeˇz se snaˇz´ı proniknout skrze jej´ı polopropustné hranice, které ji oddˇeluj´ı od vnˇejˇs´ıho prostˇred´ı. Frekvence pokus˚ u o pr˚ unik z´ avis´ı na poˇctu virov´ ych nákaz v prostˇred´ı (napˇr. Internetu), dále na poˇctu poˇc´ıtaˇc˚ u v dané organizaci a na propustnosti“ hranic organizace (odolnosti bezpeˇcnostn´ıch ” 27

ˇıˇren´ı poˇc´ıtaˇcového viru z perspektivy organizace; b´ılé objekty“ reprezentuj´ı Obrázek 3.7: S´ ” nenakaˇzené poˇc´ıtaˇce, ˇcerné nakaˇzené poˇc´ıtaˇce a ˇsedé poˇc´ıtaˇce, jeˇz jsou právˇe v procesu nakaˇzen´ı virem. a): virus pronik´ a za hranice organizace z okoln´ıho svˇeta – zaˇcátek virového incidentu. b): n´ akaza se ˇs´ıˇr´ı na ostatn´ı poˇc´ıtaˇce v rámci organizace – rozsah nákazy je vyjádˇren poˇctem poˇc´ıtaˇc˚ u, na kter´ ych je nákaza objevena a odstranˇena.

opatˇren´ı). Dˇr´ıve ˇci pozdˇeji si virus najde cestu dovnitˇr. Okamˇzik pr˚ uniku viru pˇres hranice organizace znaˇc´ı zaˇc´ atek virového incidentu [23]. Poˇcet nov´ ych vir˚ u stabilnˇe roste, ale nezvyˇsuje se exponenciálnˇe. M´ıra schopnosti ˇs´ıˇrit se je u kaˇzdého viru r˚ uzn´ a. V teoretick´ ych modelech zamˇeˇren´ ych na porozumˇen´ı zp˚ usob˚ um, jak se poˇc´ıtaˇcové viry ˇs´ıˇr´ı (viz [23]), existuj´ı pouze dva stavy sledovaného systému. Systém bud’ je nakaˇzen virem, nebo nen´ı. Pokud je nakaˇzen, existuje jistá pravdˇepodobnost, ˇze kaˇzd´ y den pˇrijde do kontaktu“ s jin´ ymi systémy a dojde k pˇrenosu viru. V souˇcasnosti se ” pˇrenos dˇeje sp´ıˇse skrze poˇc´ıtaˇcovou s´ıt’, dˇr´ıve to bylo zpravidla prostˇrednictv´ım disket. Tuto pravdˇepodobnost kontaktu naz´ yváme porodnost“ (birth rate) viru. Podobnˇe exis” tuje nˇejak´ a pravdˇepodobnost objeven´ı nákazy v systému a jej´ı odstranˇen´ı. Pak hovoˇr´ıme o tzv. u ´mrtnosti“ (death rate) viru. ” Dvˇe zm´ınˇené pravdˇepodobnosti jsou ovlivˇ novány mnoha faktory. Jednak zp˚ usobem, kter´ y konkrétn´ı virus pouˇz´ıv´ a k replikaci a ˇs´ıˇren´ı, dále t´ım, jak rychle je v systému objeven a eliminov´ an (vlivy: zkuˇsenost uˇzivatele, ˇcinnost viru, pouˇz´ıván´ı antivirového software). Podle v´ yzkumu, prezentovaného v [23], je zásadn´ı zjiˇstˇen´ı existence jisté prahové hodnoty epidemie (epidemic threshold ). Nad touto hodnotou se virus ˇs´ıˇrit m˚ uˇze, pod nikoli. Pokud je porodnost“ viru vˇetˇs´ı neˇz u ´mrtnost“, má virus ˇsanci se u ´spˇeˇsnˇe ˇs´ıˇrit (i kdyˇz ” ” m˚ uˇze také zaniknout dˇr´ıve, neˇz se masovˇe rozˇs´ıˇr´ı). Dalˇs´ı pozoruhodn´ y závˇer tohoto v´ yzkumu je, ˇze rychlost rozˇs´ıˇren´ı viru m˚ uˇze b´ yt mnohem menˇs´ı, neˇz je exponenciáln´ı, která b´ yv´ a pˇredpov´ıd´ ana v jedné publikované teorii [21]. Na obrázku 3.8, zm´ınˇené studie, je znázornˇeno typické chov´ an´ı v prostˇred´ı nad prahovou hodnotou. Jestliˇze je porodnost“ menˇs´ı neˇz u ´mrtnost“ (kdyˇz je virus v systému objeven a elimi” ” nován rychleji, neˇz se ˇs´ıˇr´ı), pak nem˚ uˇze doj´ıt k masovému rozˇs´ıˇren´ı. M˚ uˇze se sice ˇs´ıˇrit na nˇekolik poˇc´ıtaˇc˚ u po jistou dobu, ale poté bude odhalen a eliminován z celé populace (stane se mrtv´ ym“). Toto chov´ an´ı ilustruje obrázek 3.9. ”

28

Obrázek 3.8: Nad prahovou hodnotou rozˇs´ıˇren´ı viru nar˚ ustá rychlost´ı, která závis´ı na mnoha faktorech, pak se ust´ al´ı v urˇcité rovnováze (v této simulaci porodnost“ viru 5-kr´ at ” pˇrevyˇsovala u ´mrtnost“) ”

Obrázek 3.9: Pod prahovou hodnotou sice mohou propuknout malé incidenty, ovˇsem vy” huben´ı“ n´ akazy je nevyhnutelné (v této simulaci byla porodnost“ viru o 10 % menˇs´ı, ” neˇz u ´mrtnost“; nav´ıc je zaj´ımavé, ˇze horizontáln´ı i vertikáln´ı stupnice se velmi liˇs´ı od ” pˇredchoz´ıho pˇr´ıpadu, viz obr´ azek 3.8)

3.8

Anal´ yza nebezpeˇ cnosti malwaru

Problematika okolo malwaru je pomˇernˇe dynamická. Uvád´ı se, ˇze se dennˇe na Internetu objevuje nˇekolik des´ıtek nov´ ych aktivn´ıch poˇc´ıtaˇcov´ ych vir˚ u a ˇcerv˚ u. Pˇri takovém mnoˇzstv´ı je obt´ıˇzné pˇresnˇe odhadnout ztr´ aty zp˚ usobené u ´toky. Do kalkulac´ı by se jistˇe daly zahrnout i mimoˇr´ adné v´ ydaje firem do dalˇs´ıch bezpeˇcnostn´ıch opatˇren´ı (HW, SW, bezpeˇcnostn´ı politika), které se zav´ adˇej´ı bezprostˇrednˇe po nˇejakém v´ yznamném bezpeˇcnostn´ım incidentu. Intervaly mezi incidenty, jak ukazuje ˇzebˇr´ıˇcek Top 10 nejv´ıce devastuj´ıc´ıch vir˚ u, nejsou nikterak dlouhé. Je ot´ azkou ˇcasu, kdy pˇrijde dalˇs´ı drtiv´ yu ´tok ze strany malwaru. Zdá se, ˇze v´ yˇse ˇskod ˇ astky napáchan´ ych p˚ usoben´ım tˇechto z´ akeˇrn´ ych program˚ u nen´ı shora nikterak omezena. C´ v ˇrádech milion˚ u americk´ ych dolar˚ u, realita pˇred dvˇema dekádami, byly mnohonásobnˇe pˇrekon´ any u ´toky za posledn´ıch deset let. Trh s bezpeˇcnostn´ımi produkty je naplnˇen podobn´ ymi softwarov´ ymi i hardwarov´ ymi

29

ˇ adná ochrana nen´ı 100%, ale provozovat aktualizoˇreˇsen´ımi zac´ılen´ ymi stejn´ ym smˇerem. Z´ van´ y OS s doplˇ nkov´ ymi programy (antivirov´ y software, anti-spyware, firewall, bezpeˇcnˇejˇs´ı internetov´ y prohl´ıˇzeˇc) je v dneˇsn´ı dobˇe absolutn´ı nutnost´ı. Obecnˇe vˇsechen potenciálnˇe zraniteln´ y software by mˇel b´ yt udrˇzován a pravidelnˇe aktualizován. Ke sloˇzitˇejˇs´ım, avˇsak obdobnˇe d˚ uleˇzit´ ym, u ´kon˚ um patˇr´ı správná konfigurace (ve smyslu bezpeˇcnosti) vˇseho, co lze jakkoli pˇripojit k poˇc´ıtaˇcové s´ıti. Pokud je toto vˇse splnˇeno, zb´ yv´ a posledn´ı – nadm´ıru d˚ uleˇzit´ a souˇcástka k tomu, aby cel´ y stroj“ správnˇe fungoval – tou je ” koneˇcnˇe spr´ avné a uvˇedomˇelé chován´ı uˇzivatel˚ u. Bezpeˇcnosti a s n´ı souvisej´ıc´ım oblastem budeme vˇenovat pozornost jeˇstˇe v jedné z n´ asleduj´ıc´ıch kapitol.

3.8.1

Top 10 – Nejdestruktivnˇ ejˇ s´ı viry vˇ sech dob

Tato ˇc´ ast pˇrin´ aˇs´ı pˇrehled o des´ıtce nejdestruktivnˇejˇs´ıho poˇc´ıtaˇcového malwaru vˇsech dob (ˇrazeno chronologicky) [9]. • CIH a.k.a. Chernobyl (1998) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 20–80 mil. $. P˚ uvodem z Tchaj-wanu, napadal EXE soubory OS Windows 95/98/ME. Mazal data, pˇrepisoval BIOS a zabraˇ noval nabootov´ an´ı poˇc´ıtaˇce. • Melissa (1999) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 300–600 mil. $. Nakaˇzeno aˇz 20 % vˇsech firemn´ıch poˇ ˇc´ıtaˇc˚ u. S´ıˇril se pomoc´ı programu MS Outlook. Modifikoval dokumenty formátu MS Word. • ILOVEYOU a.k.a. Loveletter (2000) ˇ Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 10–15 mld. $. P˚ uvodem z Filip´ın. Cerv se ˇs´ıˇril pomoc´ı e-mail˚ u, pˇrepisoval hudebn´ı a grafické formáty soubor˚ u. Vyhledával nav´ıc hesla a pos´ılal je e-mailem autorovi viru. • Code Red (2001) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 8,7 mld. $. Navrˇzen za u ´ˇcelem zp˚ usobit maximáln´ı ˇskodu. Napadal systémy IIS (Internet Information Server ). Po dobu 20 dn´ı zobrazoval zpr´ avu: "HELLO! Welcome to http://www.worm.com! Hacked By Chinese!" na webov´ ych str´ ank´ ach bˇeˇz´ıc´ıch pod IIS vˇsech infikovan´ ych systém˚ u, poté provádˇel u ´toky typu DoS. • SQL Slammer a.k.a. Sapphire (2003) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 1,3 mld. $. C´ılem nebyly jednotlivé stanice, ale servery. Mˇel negativn´ı dopad na fungován´ı celého Internetu. • Blaster a.k.a. Lovsan (2003) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 2–10 mld. $. Napadal systémy OS Windows 2000/XP. Zp˚ usoboval vyp´ın´ an´ı systému napadeného poˇc´ıtaˇce. • Sobig.F (2003) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: 5–10 mld. $. Napadal prostˇrednictv´ım e-mailu. Dokázal vygenerovat milion sv´ ych vlastn´ıch kopi´ı za dobu 24 hodin. Za identifikaci autora nab´ıdl Microsoft odmˇenu ve v´ yˇsi 250 000 $.

30

• Bagle a.k.a. Beagle (2004) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: Des´ıtky mld. $. Tento ˇcerv se ˇs´ıˇril opˇet prostˇrednictv´ım e-mailu jako pˇr´ıloha. Existuje aˇz 100 variant tohoto malwaru. V systému zˇrizoval zadn´ı vr´ atka“. Oznaˇcov´ an za pr˚ ukopn´ıka – prvn´ı malware, kter´ y byl vytvoˇren pro ” finanˇcn´ı zisk. • MyDoom (2004) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: Des´ıtky mld. $. V dobˇe nejsilnˇejˇs´ıho p˚ usoben´ı zp˚ usoboval zpomalen´ı naˇc´ıt´ an´ı webov´ ych stránek o 50 % a v´ ykon celého Internetu asi o 10 %. • Sasser (2004) Odhadovan´ a zp˚ usoben´ a ˇskoda: Des´ıtky mld. $. Nepouˇz´ıval k ˇs´ıˇren´ı e-mail, ale zneuˇz´ıval bezpeˇcnostn´ı slabiny v neaktualizovan´ ych OS Windows 2000/XP. Zp˚ usoboval pády a nestabilitu napaden´ ych systém˚ u.

31

Kapitola 4

Kryptovirologie 4.1

Viry a kryptografie

Techniky ukr´ yv´ an´ı, resp. zatemˇ nován´ı vlastn´ıho kódu u vir˚ u, jsme si pˇredstavili v kapitole 3. Jako odpovˇed’ na viry ukr´ yvaj´ıc´ı se pomoc´ı symetrické kryptografie pˇriˇsli v´ yrobci antivirov´ ych produkt˚ u s r˚ uzn´ ymi podobami implementace tzv. p´ıskoviˇstˇe“ (sandbox environ” ment). Jde v podstatˇe o emul´ ator systému, specifick´ y pˇr´ıklad virtualizace. T´ımto se antiviry snaˇz´ı pˇresvˇedˇcit virus (resp. pouze jistou ˇcást – dekryptor), aby se spustil (v domnˇen´ı, ˇze bˇeˇz´ı pˇr´ımo v hostitelském systému), deˇsifroval a odkryl tak sv˚ uj vlastn´ı kód. Kompletn´ı a vˇerohodn´ a emulace prostˇred´ı antivirem je nezbytná z toho d˚ uvodu, ˇze sofistikované viry detekˇcn´ı techniky antivirov´ ych spoleˇcnost´ı znaj´ı a m´ıvaj´ı implementovány obranné funkce. Takové funkce, které dokáˇzou odhalit, ˇze systém, na nˇemˇz se má dekryptor viru spustit a deˇsifrovat – odhalit – tˇelo samotného viru, nen´ı skuteˇcn´ y hostitelsk´ y systém, ale ˇze jde o snahu nepˇr´ atelského softwaru odhalit a zlikvidovat skr´ yvaj´ıc´ı se virus. Pokud se antiviru podaˇr´ı pˇresvˇedˇcit virus, aby se odhalil a spustil, pˇricház´ı na ˇradu klasické, dˇr´ıve popsané detekˇcn´ı metody. I kdyˇz jde v tomto pˇr´ıpadˇe o vyuˇzit´ı kryptografie ke skr´ yván´ı viru v operaˇcn´ım systému, nehovoˇr´ıme zde st´ ale o skuteˇcném kryptoviru. Pojd’me si tento nov´ y pojem pˇredstavit a definovat.

4.2

Kryptovirus

Definice 4.2.1 Kryptovirus (cryptovirus) je poˇc´ıtaˇcov´ y virus, kter´ y vyuˇz´ıvá kryptografii veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. [25]

4.2.1

Koncept

Koncept kryptoviru byl poprvé popsán a pˇredstaven v roce 1996. Jde o typ poˇc´ıtaˇcového viru, kter´ y se snaˇz´ı z´ıskat v´ yhodu (vedouc´ı k jeho pˇreˇzit´ı) t´ım, ˇze urˇcit´ ym postupem donut´ı obˇet’ pˇristoupit na dan´ a pravidla hry. V´ yhody dosahuje pˇredevˇs´ım pouˇzit´ım veˇrejného kryptografického kl´ıˇce, kter´ y si nese ve svém tˇele. Veˇrejn´ ym kl´ıˇcem obvykle zaˇsifruje symetrick´ y kl´ıˇc relace, j´ımˇz jsou ˇsifrov´ ana d˚ uleˇzitá data na disku. Po u ´spˇeˇsném zaˇsifrov´ an´ı cenn´ ych dat kryptovirus zobraz´ı na obrazovce informaˇcn´ı zpr´ a’ vu o provedeném u ´toku a potˇrebné informace o zp˚ usobu, jak´ ym má obˇet viru postupovat, chce-li z´ıskat svoje data zpˇet. Typicky virus za zpˇr´ıstupnˇen´ı zaˇsifrovan´ ych soubor˚ u poˇzaduje zaplacen´ı v´ ykupného [25, 2]. 32

Jelikoˇz odpov´ıdaj´ıc´ı soukrom´ y kl´ıˇc zásadnˇe nikdy nen´ı souˇcást´ı viru, nelze ani po jeho d˚ ukladné anal´ yze disasemblov´ an´ım kódu zaˇsifrovaná data z´ıskat zpˇet. Z definice asymetrické kryptografie plyne, ˇze nen´ı moˇzné ze znalosti veˇrejného kl´ıˇce z´ıskat soukrom´ y kl´ıˇc. Pokud chce obˇet’ z´ıskat sv´ a data nazpˇet, mus´ı splnit poˇzadavky u ´toˇcn´ıka. Ten pak poskytne soukrom´ y kl´ıˇc k deˇsifrov´ an´ı pouˇzitého symetrického kl´ıˇce relace. Takto vypadá jednoduch´ y scénáˇr kryptovir´ aln´ıho u ´toku a jeho následky. Ve skuteˇcnosti nen´ı celá procedura ani zdaleka tak jednoduch´ a a pˇr´ımoˇcar´ a, jako v tomto uvedeném pˇr´ıkladu. Nutnou podm´ınkou u ´spˇeˇsnosti u ´toku kryptovirem je totiˇz absence datov´ ych záloh. Pokud zálohy existuj´ı (zde je z´ alohou myˇsleno uloˇzen´ı dan´ ych cenn´ ych soubor˚ u mimo napaden´ y systém – extern´ı u ´loˇziˇstˇe), nen´ı pro poˇskozeného vˇetˇs´ı problém napaden´ y systém z poˇc´ıtaˇce kompletnˇe odstranit, provést jeho novou instalaci a zálohovaná data obnovit. Autoˇri kryptovir˚ u mus´ı ˇreˇsit mnohé pˇrekáˇzky brán´ıc´ı kryptovir˚ um v dotaˇzen´ı u ´toku do zdárného konce. Pokud by poˇskozen´ y majitel dat souhlasil s podm´ınkami u ´toˇcn´ıka, zaplatil poˇzadované v´ ykupné, a pak z´ıskal jeho soukrom´ y kl´ıˇc potˇrebn´ y k obnovˇe soubor˚ u, mohl by ´ jej posléze poskytnout i dalˇs´ım obˇetem téhoˇz viru (tzn. se stejn´ ym veˇrejn´ ym kl´ıˇcem). Utok by tak ztratil na efektivitˇe. Z pohledu autora viru je moˇzn´ ym ˇreˇsen´ım pouˇzit´ı vlastn´ıho generátoru náhodn´ ych ˇc´ısel nebo vyuˇzit´ı funkce systému obˇeti a vygenerován´ı náhodného symetrického kl´ıˇce relace a inicializaˇcn´ıho vektoru (problematika diskutována v kapitole 2) pro pouˇzit´ y algoritmus. Tato dvojice (IV, kl´ıˇc relace) se zaˇsifruje veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Data na disku obˇeti se budou ˇsifrovat symetrick´ ym algoritmem, pro kter´ y se jako symetrick´ y kl´ıˇc a inicializaˇcn´ı vektor pouˇzije pr´ avˇe vygenerovan´ a dvojice. Symetrick´ y kl´ıˇc k ˇsifrov´ an´ı dat je pouˇzit také z toho d˚ uvodu, ˇze symetrické algoritmy jsou v ˇsifrov´ an´ı mnohem rychlejˇs´ı neˇz asymetrické – pˇrekáˇzka v podobˇe nepouˇzitelnosti ˇsifrován´ı dat asymetrick´ ym algoritmem – veˇrejn´ ym kl´ıˇcem je tedy odstranˇena. Obˇet’ je kryptovirem informována o nastalé situaci stejnˇe, jako ve scénáˇri u pˇredchoz´ıho zjednoduˇseného pˇr´ıkladu. Novˇe je zde ale poˇzadováno zaslán´ı pouze prvotnˇe vygenerované ´ cn´ık provede deˇsifrován´ı sv´ a zaˇsifrované dvojice (IV, kl´ıˇc relace) u ´toˇcn´ıkovi. Utoˇ ym soukrom´ ym kl´ıˇcem a pos´ıl´ a nazpˇet, opˇet po splnˇen´ı poˇzadavk˚ u, kl´ıˇc relace a IV, nyn´ı uˇz v ˇcitelné podobˇe – neˇsifrovanˇe. Vzájemn´ a spolupr´ ace v´ıce obˇet´ı pomoc´ı sd´ılen´ı deˇsifrovac´ıho kl´ıˇce je znemoˇznˇena, nebot’ t´ım je pouze deˇsifrovac´ı symetrick´ y kl´ıˇc, kter´ y se generuje aˇz pˇri napaden´ı poˇc´ıtaˇce kryptovirem a je tedy v pˇr´ıpadˇe kaˇzdé obˇeti zcela unikátn´ı. Pod´ıv´ ame-li se na klasick´ y virus vyuˇz´ıvaj´ıc´ı kryptografii ke stejnému u ´ˇcelu, nikoli vˇsak jeˇstˇe kryptovirus z definice 4.2.1, je jasné, ˇze po podrobné anal´ yze bude obsah tˇela viru z pohledu antivirového analytika stejn´ y, jako z pohledu jeho tv˚ urce. Virus v sobˇe obsahuje urˇcit´ y ˇsifrovac´ı kl´ıˇc a algoritmus, kter´ ym se pomoc´ı kl´ıˇce zaˇsifruj´ı urˇcitá data. V tomto pˇr´ıpadˇe vˇzdy existuje zpˇetn´ y mechanismus – deˇsifrovac´ı algoritmus, kter´ ym lze ˇsifrovan´ a data pˇrevést zpˇet do p˚ uvodn´ı podoby. Stále hovoˇr´ıme o symetrické kryptografii, kde staˇc´ı pro obˇe zm´ınˇené operace jedin´ y kl´ıˇc. To by u viru, s c´ılem vyd´ırat uˇzivatele a poˇzadovat v´ ykupné prostˇrednictv´ım zaˇsifrovan´ ych dat, pˇredstavovalo pomˇernˇe slabé m´ısto. Zjiˇstˇen´ım zp˚ usobu, jak byla data virem zaˇsifrována, by je bylo moˇzné také obnovit, samozˇrejmˇe k nelibosti u ´toˇcn´ıka. Naopak pouˇzit´ım asymetrické kryptografie pˇrináˇs´ı kryptovirus u ´toˇcn´ıkovi nad antivirov´ ym analytikem velkou v´ yhodu. Virus samozˇrejmˇe opˇet obsahuje ˇsifrovac´ı algoritmus a kl´ıˇc, zde jde vˇsak jde o kl´ıˇc veˇrejn´ y. Odpov´ıdaj´ıc´ı soukrom´ y kl´ıˇc v tˇele viru pˇr´ıtomen nen´ı (viz obr´ azek 4.1). Jedin´ a kopie je bezpeˇcnˇe uloˇzena pouze na stranˇe u ´toˇcn´ıka, m˚ uˇze b´ yt napˇr. na jeho ˇcipové kartˇe. Kl´ıˇc na ˇcipové kartˇe s sebou pˇrináˇs´ı pro u ´toˇcn´ıka dalˇs´ı 33

Obr´ azek 4.1: Kryptovirus z pohledu tv˚ urce a antivirového analytika

pˇr´ıjemnou v´ yhodu, a to pro pˇr´ıpad soudn´ıho procesu po jeho odhalen´ı. Muselo by mu b´ yt také dok´ az´ ano, ˇze pouˇzit´ y veˇrejn´ y kl´ıˇc nebyl faleˇsn´ y atd. Detailnˇe je otázka viny a neviny u ´toˇcn´ıka v souvislosti s pouˇzit´ım faleˇsného veˇrejného kl´ıˇce rozebrána v literatuˇre, viz [25]. Z definice kryptosystému veˇrejn´ ym kl´ıˇcem je zˇrejmé, ˇze neexistuje zp˚ usob, jak ze znalosti bˇeˇznˇe dostupného veˇrejného kl´ıˇce odvodit odpov´ıdaj´ıc´ı kl´ıˇc soukrom´ y, kter´ ym se ˇsifrovalo. Antivirov´ y analytik nem˚ uˇze tedy ani detailn´ım rozborem viru z jeho veˇrejného kl´ıˇce z´ıskat soukrom´ y kl´ıˇc u ´toˇcn´ıka. S´ıla kryptoviru spoˇc´ıv´ a v principech asymetrické kryptografie. Jedin´ ym a teoreticky moˇzno provediteln´ ym ˇreˇsen´ım nepˇr´ıtomnosti soukromého kl´ıˇce na stranˇe obˇeti viru by snad bylo vyuˇzit´ı slabého m´ısta samotného ˇsifrovac´ıho algoritmu pouˇzitého pˇri u ´toku a prolomen´ı tohoto algoritmu.

4.3

Shrnut´ı

Popsan´ y kryptovirus byl poprvé pˇredstaven relativnˇe nedávno. V porovnán´ı s bˇeˇzn´ ymi poˇc´ıtaˇcov´ ymi viry a jin´ ym ˇskodliv´ ym softwarem by se dalo ˇr´ıci, ˇze u kryptovir˚ u zat´ım nedoˇslo k takovému rozˇs´ıˇren´ı, aby se tento relativnˇe nov´ y druh stal hrozbou ˇc´ıslo jedna. Teoreticky nach´ az´ı kryptovirus nejlepˇs´ı uplatnˇen´ı v systému pˇredevˇs´ım v tom pˇr´ıpadˇe, kdy objev´ı nezabezpeˇcen´ a, pˇresto vysoce cenná“ data. Nedostateˇcné zabezpeˇcen´ı takov´ ych ” systém˚ u ale m˚ uˇze b´ yt pˇrekon´ ano dnes zcela bˇeˇzn´ ymi zp˚ usoby, proto z pohledu zajiˇstˇen´ı bezpeˇcnosti nerozliˇsujeme, zda se jedná o protiopatˇren´ı zabraˇ nuj´ıc´ı klasické nebo kryptoviráln´ı n´ akaze. Kryptografie byla vˇzdy urˇcena sp´ıˇse k ochranˇe dat a k zajiˇstˇen´ı celkové bezpeˇcnosti. Nyn´ı se vˇsak ukazuje, ˇze pˇr´ıtomnost kryptografick´ ych algoritm˚ u v modern´ıch OS paradoxnˇe m˚ uˇze znamenat i velmi v´ aˇznou hrozbu. V pˇr´ıpadˇe, ˇze neexistuj´ı zálohy dat kryptovirem napadeného systému, nevede k jejich obnovˇe zpravidla jiná cesta, neˇz je splnˇen´ı poˇzadavk˚ u drˇzitele soukromého kl´ıˇce – u ´toˇcn´ıka. Moˇznost vymáhán´ı v´ ykupného, pod v´ yhr˚ uˇzkou zveˇrejnˇen´ı z´ıskan´ ych utajovan´ ych firemn´ıch dat, by mohlo pro spoleˇcnosti pohybuj´ıc´ı se ve vysoce konkurenˇcn´ım prostˇred´ı pˇredstavovat váˇzn´ y problém. 34

Kapitola 5

Implementace Implementaˇcn´ı ˇc´ ast pr´ ace m´ a za c´ıl poslouˇzit jako d˚ ukaz proveditelnosti a pouˇzitelnosti mechanism˚ u popisovan´ ych v pˇredchoz´ıch kapitolách. Jako nejvhodnˇejˇs´ı se k tomuto u ´ˇcelu ukázala b´ yt platforma MS Windows. Cel´ y v´ yvoj (kódován´ı programu) prob´ıhal konkrétnˇe pod OS Windows XP. Pr´ avˇe Windows XP je v souˇcasnosti nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ım operaˇcn´ım systémem, proto je velice pravdˇepodobné, ˇze kryptoviráln´ı u ´tok zaloˇzen´ y na podobném principu, jak´ y je zde prezentov´ an, by v reálu znamenal váˇzn´ y bezpeˇcnostn´ı problém. Na zm´ınˇeném OS byl v´ ysledn´ y program také patˇriˇcnˇe otestován, nicménˇe pouˇzité funkce by mˇely zaruˇcit jeho funkˇcnost (pˇr´ıp. s drobn´ ymi u ´pravami) také na OS Windows 2 000 a novˇe i na Windows Vista. Implementaˇcn´ım jazykem je, také z d˚ uvod˚ u pouˇzit´ı knihovny Windows API, jazyk C. Dobrá pˇrenositelnost v r´ amci platformy Microsoft Windows je zaruˇcena pouˇzit´ım standardu ISO C99. Jazyk C je vhodn´ ym kandidátem také z toho d˚ uvodu, ˇze (narozd´ıl od jazyka C++) má program´ ator nad sv´ ym programem u ´plnou kontrolu a v´ ysledn´ y kód je relativnˇe mal´ y. Pozn´ amka: Implementace vyuˇz´ıv´ a nˇekolika funkc´ı a postup˚ u z programu, kter´ ym autoˇri kryptovirologie Adam Young a Moti Yung jiˇz dˇr´ıve prezentovali moˇznosti zneuˇzit´ı nástroj˚ u knihovny CryptoAPI. Zdrojové k´ ody, z nichˇz i tato implementace ideovˇe vycház´ı, jsou volnˇe dostupné ke staˇzen´ı na str´ ank´ ach autor˚ u, viz http://www.cryptovirology.com/.

5.1

Implementaˇ cn´ı prostˇ redky

Softwarov´ e prostˇ redky • operaˇcn´ı systém – Windows XP SP2, verze 2002 • virtu´ aln´ı stroj – VMware Player 2.0.3 • n´ astroje – MinGW 5.1.3 (Minimalist GNU for Windows) s GCC 3.4.5 (mingw special) • textov´ y editor – PSPad 4.5.3 • knihovny – Windows API a Cryptography API

35

Hardwarov´ e prostˇ redky • procesor – AMD Athlon XP mobile 3 000+, 2 200 MHz • operaˇcn´ı pamˇet’ – 1 280 MB DDR RAM • disk – 60 GB, 7 200 RPM Pˇreklad lze provést pomoc´ı pˇriloˇzeného Makefile, kde jako parametry pˇrekladaˇce byly pouˇzity volby: -std=c99 -Wall -W -pedantic -O3.

5.2

CryptoAPI

Kryptografické n´ astroje nebyly dˇr´ıve bˇeˇznou souˇcást´ı distribuc´ı operaˇcn´ıch systém˚ u. Realizace u ´toku s pouˇzit´ım kryptografie veˇrejn´ ym kl´ıˇcem si v minulosti tedy vyˇzadovala zvláˇstn´ı implementaci podp˚ urn´ ych funkc´ı. Celá záleˇzitost pouˇzit´ı kryptografie v aplikac´ıch se velice usnadnila s pˇr´ıchodem Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2, s n´ımˇz bylo spoleˇcnˇe distribuov´ ano také aplikaˇcn´ı programové rozhran´ı Cryptography API (CryptoAPI) [24]. CryptoAPI bylo vyvinuto jako prostˇredek k usnadnˇen´ı práce programátor˚ um pˇri v´ yvoji aplikac´ı zaloˇzen´ ych na operaˇcn´ıch systémech Microsoft Windows a Windows Server. Program vyvinut´ y na z´ akladˇe studia kryptovirologie, jakoˇzto souˇcásti této diplomové práce, je cel´ y zaloˇzen´ y na moˇznostech plynouc´ıch z pˇr´ıtomnosti CryptoAPI v systémech Windows. Demonstruje, jaké hrozby m˚ uˇze existence kryptografick´ ych nástroj˚ u v celosvˇetovˇe rozˇs´ıˇren´ ych OS pˇredstavovat pro jejich uˇzivatele. Jeho relativn´ı jednoduchost ukazuje, jak by mohl vypadat malware budoucnosti – vyuˇz´ıvaj´ıc´ı kryptografick´ ych funkc´ı poskytovan´ ych operaˇcn´ımi systémy.

5.2.1

CSP

Cryptographic Service Provider neboli CSP je implementace kryptografick´ ych algoritm˚ u pro specifické délky kl´ıˇc˚ u. CSP sestává z jedné nebo v´ıce dynamicky linkovan´ ych knihoven, které implementuj´ı kryptografické systémové programové rozhran´ı (CryptoSPI). CSP m˚ uˇze b´ yt implementov´ an v softwaru, jindy zase mohou b´ yt funkce implementovány hardwarovˇe, napˇr. na ˇcipové kartˇe. Pokud CSP neimplementuje vˇsechny své funkce, pak slouˇz´ı jako mezivrstva, kter´ a umoˇzn ˇuje operaˇcn´ımu systému komunikovat s platnou implementac´ı CSP. Platforma Windows m´ a vlastn´ı mnoˇzinu zabudovan´ ych CSP poskytovatel˚ u – Microsoft Cryptographic Service Providers. Pˇrehled vˇsech kryptografick´ ych poskytovatel˚ u uv´ ad´ı následuj´ıc´ı v´ yˇcet [29]: • Microsoft Base Cryptographic Provider • Microsoft Strong Cryptographic Provider • Microsoft Enhanced Cryptographic Provider • Microsoft AES Cryptographic Provider • Microsoft DSS Cryptographic Provider • Microsoft Base DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider

36

• Microsoft Enhanced DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider • Microsoft DSS and Diffie-Hellman / Schannel Cryptographic Provider • Microsoft RSA / Schannel Cryptographic Provider • Microsoft RSA Signature Cryptographic Provider Microsoft Base Cryptographic Provider poskytuje implementaci 512bitového algoritmu RSA a 56bitového DESu. MS Enhanced Cryptographic Provider implementuje 1024bitov´ y RSA, 56bitov´ y DES a triple-DES (3DES). MS Base Cryptographic Provider bohuˇzel nepodporuje kl´ıˇce vˇetˇs´ı neˇz 512 bit˚ u a nen´ı podporován ani algoritmus 3DES. V demonstraˇcn´ım programu (pojmenovaném pˇr´ıhodnˇe cryptovirus.exe) je pouˇzit právˇe zm´ınˇen´ y Microsoft Enhanced Cryptographic Provider. Skuteˇcné jméno tohoto poskytovatele je MS ENHANCED PROV. Typ pouˇzitého poskytovatele je PROV RSA FULL. CSP ukl´ ad´ a p´ ary kl´ıˇc˚ u v nonvolatiln´ı pamˇeti. Softwarovˇe implementované CSP mohou tyto kl´ıˇce ukl´ adat v ˇsifrované podobˇe v registrech (Windows Registry). U CSP v hardwaru se k tomuto u ´ˇcelu pouˇz´ıvaj´ı tzv. tamper-resistant zaˇr´ızen´ı.

5.2.2

Objekt key container

Kryptografick´ y p´ ar kl´ıˇc˚ u je uloˇzen v logickém datovém objektu zvaném kontejner (key container ). Pro kaˇzdého klienta (resp. uˇzivatele) CSP udrˇzuje jeden takov´ y kontejner. Kaˇzd´ y kl´ıˇcov´ y kontejner m˚ uˇze uchov´ avat jeden pár kl´ıˇc˚ u daného typu, kter´ y je ze strany CSP podporov´ an. Microsoft Base CSP napˇr´ıklad podporuje dva typy kl´ıˇcov´ ych pár˚ u: kl´ıˇce k digitáln´ımu podepisov´ an´ı a p´ ar slouˇz´ıc´ı k v´ ymˇenˇe kl´ıˇc˚ u. Kontejner˚ u m˚ uˇze b´ yt otevˇreno v jednom okamˇziku, ze strany programu, i v´ıce. Pˇri kaˇzdém vol´ an´ı CryptoSPI mus´ı volaná funkce specifikovat, kter´ y kl´ıˇcov´ y kontejner m´ a b´ yt pouˇzit. Specifikace kontejneru se provád´ı prostˇrednictv´ım jednoho z parametr˚ u volané funkce. Kl´ıˇc generovan´ y pro symetrickou blokovou ˇsifru má pro pouˇzit´ y reˇzim CBC (viz kapitola 2) implicitnˇe nastaven nulov´ y inicializaˇcn´ı vektor [24]. Nulov´ y IV m˚ uˇze, a mˇel by, b´ yt zmˇenˇen pomoc´ı CryptoAPI funkce CryptSetKeyParam.

5.3

Pouˇ zit´ e CryptoAPI funkce

Pˇri implementaci byly z CryptoAPI pouˇzity následuj´ıc´ı funkce: • CryptAcquireContext • CryptReleaseContext • CryptGenRandom • CryptGenKey • CryptDeriveKey • CryptSetKeyParam • CryptEncrypt

37

• CryptDecrypt • CryptExportKey • CryptImportKey • CryptDestroyKey • CryptCreateHash • CryptHashData • CryptDestroyHash

5.4

N´ avrh, design a funkˇ cnost programu

V této podkapitole bude podrobnˇeji popsána architektura programu s popisem jeho nejzaj´ımavˇejˇs´ıch funkc´ı a ˇcinnost´ı, tak jak je vykonává od okamˇziku spuˇstˇen´ı aˇz do chv´ıle ukonˇcen´ı bˇehu.

5.4.1

F´ aze 1 – spuˇ stˇ en´ı

Po spuˇstˇen´ı na hostitelském systému program nejprve neˇcinnˇe vyˇckává po dobu 60 s (aby ihned neprozradil n´ ahlou aktivitou svoji pˇr´ıtomnost). Kdyˇz uplyne vyˇck´ avac´ı obdob´ı, zjist´ı, zda uˇz v systému nebˇeˇz´ı jiná instance téhoˇz kódu. Pokud ne, vytvoˇr´ı pojmenovan´ y mutexov´ y objekt. Existence takového mutexu se stejn´ ym jménem zp˚ usob´ı, ˇze se dan´ a instance kryptoviru ukonˇc´ı. Tak se zajist´ı, ˇze data nebudou modifikov´ ana dvˇema procesy z´ aroveˇ n. Po testu pˇr´ıtomnosti jiné instance v systému se program pokus´ı z´ıskat debuggovac´ı práva pro bˇeˇz´ıc´ı proces. Ta jsou v´ yhodná pro dalˇs´ı ˇcinnost. V pˇr´ıpadˇe, ˇze byl kryptovirus spuˇstˇen pouze pod bˇeˇzn´ ymi uˇzivatelsk´ ymi právy, nemˇel by moˇznost zasahovat do systémov´ ych registr˚ u, mazat nˇekteré typy soubor˚ u z disku nebo ovlivˇ novat bˇeh ostatn´ıch program˚ u v systému. Bˇeˇznou prax´ı je detekce proces˚ u bˇeˇz´ıc´ıch antivirov´ ych program˚ u a jejich násilné ukonˇcov´ an´ı, popˇr. také mazán´ı z disku. Dubuggovac´ı práva umoˇzn ˇuj´ı kryptoviru provádˇet nˇekteré ze zm´ınˇen´ ych praktik. Pˇredpokl´ adejme, ˇze byl proces spuˇstˇen pod administrátorsk´ ym uˇzivatelsk´ ym u ´ˇctem – tato moˇznost je velice ˇcast´ a a obvyklá u mnoha uˇzivatel˚ u systému Windows XP. Dalˇs´ım krokem je editace hodnot v registru Windows – program se pokus´ı zablokovat moˇznost spuˇstˇen´ı spr´ avce proces˚ u, a to vytvoˇren´ım a spuˇstˇen´ım kódu v jazyce VBScript. Nav´ıc pˇrid´ a do registru novou hodnotu, která zajist´ı jeho spuˇstˇen´ı po dalˇs´ım startu systému. Program se tak stane rezidentn´ım.

5.4.2

F´ aze 2 – payload

Po spuˇstˇen´ı a zajiˇstˇen´ı opˇetovného spuˇstˇen´ı po restartu systému program zahajuje vlastn´ı zákeˇrnou ˇcinnost (payload ). Vol´ an´ım funkce CryptAcquireContext z´ıská ovladaˇc (handle) ke kl´ıˇcovému kontejneru vybraného CSP. Generuje se symetrick´ y kl´ıˇc relace, kter´ ym se budou data ˇsifrovat. Pouˇzit algoritmus 3DES s délkou kl´ıˇce 168 bit˚ u. Jako reˇzim byl zvolen mód CBC. Funkc´ı CryptGenRandom generuje 8 bajt˚ u, které poslouˇz´ı jako inicializaˇcn´ı vektor. Symetrickému kl´ıˇci se tento parametr

38

nastav´ı zavol´ an´ım funkce CryptSetKeyParam. CryptExportKey zajist´ı vyexportován´ı symetrického kl´ıˇce z CSP, kl´ıˇc je pˇri exportu zaˇsifrován veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Je pˇreveden z binárn´ı podoby do hexadecim´ aln´ıho tvaru ASCII kódován´ı a uloˇzen do souboru. Za zm´ınku jistˇe stoj´ı fakt, ˇze dvojice asymetrick´ ych kl´ıˇc˚ u pouˇz´ıvá algoritmus RSA, délka kl´ıˇce je 1024 bit˚ u. Dalˇs´ım krokem programu je zjiˇstˇen´ı aktivn´ıch jednotek pevn´ ych disk˚ u v poˇc´ıtaˇci. Aktivn´ı disky se postupnˇe prohledaj´ı. Procház´ı vˇsechny soubory na disku, jeden po druhém, a porovn´ av´ a jejich typ s mnoˇzinou specifikovan´ ych typ˚ u soubor˚ u. Pokud naraz´ı na soubor, kter´ y m´ a b´ yt zaˇsifrov´ an, zavol´ a funkci FileEncrypt. FileEncrypt vytvoˇr´ı nov´ y soubor stejného jména, ale nav´ıc pˇripoj´ı k souboru koncovku .encrypted “, pomoc´ı této koncovky se daj´ı pouh´ ym pohledem na obsah adresáˇre odliˇsit ” soubory vzniklé ˇcinnost´ı kryptoviru. Ihned po zaˇsifrován´ı je cesta a jméno souboru zapsáno do souboru, kter´ y slouˇz´ı jako seznam soubor˚ u, které jsou drˇzeny jako pˇredmˇet v´ ykupného. Na p˚ uvodn´ı soubor je vol´ ana funkce WipePlaintextFile. Jelikoˇz nen´ı pouˇzit´ y IV ˇz´ adn´ ym tajemstv´ım, je tˇechto 8 bajt˚ u vloˇzeno na zaˇcátek kaˇzdého zaˇsifrovaného souboru. Dvojice textov´ ych soubor˚ u vznikl´ ych v této fázi ˇcinnosti kryptoviru, tj. seznam zaˇsifrovan´ ych soubor˚ u a veˇrejn´ ym kl´ıˇcem ˇsifrovan´ y symetrick´ y kl´ıˇc relace, je nutná k obnovˇe dat po splnˇen´ı podm´ınek u ´toˇcn´ıka. Po ukonˇcen´ı této f´ aze dojde ke zniˇcen´ı kl´ıˇcového kontejneru CSP, vˇcetnˇe uloˇzen´ ych kl´ıˇc˚ u, k tomuto u ´ˇcelu CryptoAPI poskytuje funkce CryptDestroyKey a CryptReleaseContext. Program informuje uˇzivatele systému o proveden´ı u ´toku. Poté pˇrejde do následuj´ıc´ı fáze – ˇceká, aˇz uˇzivatel z´ısk´ a deˇsifrovan´ y symetrick´ y kl´ıˇc – zadrˇzovaná data pak mohou b´ yt opˇet zpˇr´ıstupnˇena.

5.4.3

F´ aze 3 – obnova dat

Nyn´ı se virus nach´ az´ı ve f´ azi ˇcek´ an´ı, aˇz uˇzivatel spln´ı stanovené podm´ınky a z´ıská deˇsifrovan´ y symetrick´ y kl´ıˇc. Poté, co je kl´ıˇc k dispozici, kryptovirus jej naˇcte ze souboru a provede import do CSP pomoc´ı funkce CryptImportKey. Kdyˇz byl kl´ıˇc u ´spˇeˇsnˇe importován, m˚ uˇze doj´ıt k obnovˇe kryptovirem zadrˇzovan´ ych soubor˚ u. K tomuto u ´ˇcelu slouˇz´ı seznam vytvoˇren´ y v pˇredchoz´ı fázi. Soubory jsou postupnˇe deˇsifrov´ any do p˚ uvodn´ı podoby. Pro pˇr´ıpad chybného deˇsifrován´ı souboru z˚ ustávaj´ı soubory s pˇr´ıponou .encrypted “ nad´ ale v systému. V pˇr´ıpadˇe jak´ ychkoli komplikac´ı lze tedy postup ” deˇsifrov´ an´ı opakovat. Z bezpeˇcnostn´ıch d˚ uvod˚ u je soukrom´ y kl´ıˇc (komplement veˇrejného kl´ıˇce v tˇele kryptoviru), slouˇz´ıc´ı k deˇsifrov´ an´ı symetrického kl´ıˇce relace, chránˇen pomoc´ı hesla. Heslo zn´ a pouze u ´toˇcn´ık a slouˇz´ı zde jen jako pojistka proti pouˇzit´ı soukromého kl´ıˇce jinou osobou, neˇz je autor kryptoviru (´ utoˇcn´ık). Hashované heslo (funkc´ı CryptHashData) bylo pouˇzito k odvozen´ı symetrického kl´ıˇce slouˇz´ıc´ıho pouze k zaˇsifrován´ı tajného kl´ıˇce. Odvozen´ı hesla, resp. derivaci z hodnoty parametru, provád´ı funkce CryptDeriveKey.

5.4.4

Rekapitulace pr˚ ubˇ ehu u ´ toku

1. Vygenerov´ an´ı RSA dvojice kl´ıˇc˚ u. 2. Zak´ odov´ an´ı veˇrejného kl´ıˇce do tˇela kryptoviru. 3. Uloˇzen´ı soukromého kl´ıˇce v ˇsifrované podobˇe na disk (popˇr. ˇcipovou kartu) u ´toˇcn´ıka. 4. Spuˇstˇen´ı kryptoviru na c´ılovém systému.

39

5. Zaˇsifrov´ an´ı dat uˇzivatele n´ ahodnˇe generovan´ ym symetrick´ ym kl´ıˇcem relace. 6. Poskytnut´ı ˇsifrovaného symetrického kl´ıˇce relace uˇzivateli. 7. Poˇzadov´ an´ı v´ ykupného v´ ymˇenou za deˇsifrován´ı pouˇzitého kl´ıˇce. 8. Vyjedn´ av´ an´ı a splnˇen´ı podm´ınek u ´toˇcn´ıka. 9. Deˇsifrov´ an´ı kl´ıˇce relace pomoc´ı soukromého kl´ıˇce na stranˇe u ´toˇcn´ıka. 10. Obnoven´ı (deˇsifrov´ an´ı) dat pomoc´ı z´ıskaného symetrického kl´ıˇce relace.

5.5

Efektivnost

Protoˇze je c´ılem kaˇzdého malwaru splnit své poslán´ı dˇr´ıve, neˇz bude v systému objeven a zlikvidov´ an, je pro autora takového ˇskodlivého kódu takˇrka pravidlem, aby byl jeho program pokud moˇzno co nejmenˇs´ı, dostateˇcnˇe rychl´ y a svou ˇcinnost´ı v napadeném systému pˇr´ıliˇs neupout´ aval pozornost, alespoˇ n do té doby, neˇz dojde k jeho u ´spˇeˇsnému ˇs´ıˇren´ı na dalˇs´ı hostitelské systémy. Kryptovirus se od jin´ ych vir˚ u liˇs´ı pouze svou charakteristickou fáz´ı ˇcinnosti malwaru (funkc´ı), kter´ a se naz´ yv´ a payload. Jiné fáze, resp. funkce malwaru, jsou naprosto totoˇzné pro vˇsechny druhy tˇechto program˚ u. Efektivitou zde ch´ apeme hlavnˇe rychlost, jakou dokáˇze kryptovirus splnit své specifické posl´ an´ı a mnoˇzstv´ı spotˇrebovan´ ych systémov´ ych zdroj˚ u za dobu p˚ usoben´ı. Mˇeˇren´ı efektivnosti implementovan´ ych funkc´ı prob´ıhalo na referenˇcn´ım stroji, na kterém prob´ıhala i implementace, nˇekteré parametry byly z d˚ uvod˚ u bezpeˇcnosti mˇeˇreny na virtuáln´ım stroji. Pomoc´ı vol´ an´ı funkce clock, resp. konstrukc´ı clock()/CLOCKS_PER_SEC, byla zjiˇst’ována doba bˇehu programu. Rozd´ıl mezi dvˇema ˇcasy, pˇred a po zavolán´ı funkce FileEncrypt, nám d´ av´ a dobu trv´ an´ı (v sekund´ ach). Testov´ an´ım efektivnosti implementace bylo zjiˇstˇeno, ˇze doba potˇrebná k prohled´ an´ı celého obsahu pevného disku (cca 300 000 soubor˚ u) trvá pˇribliˇznˇe 90 sekund, s pˇrihlédnut´ım k moment´ aln´ımu vyt´ıˇzen´ı procesoru a mnoˇzstv´ı spuˇstˇen´ ych program˚ u. Namˇeˇrená doba 90 sekund by mohla pˇredstavovat okamˇzik vyzrazen´ı pˇr´ıtomnosti kryptoviru v systému. Jelikoˇz prob´ıh´ a ˇsifrov´ an´ı vybran´ ych soubor˚ u ihned pˇri nalezen´ı v systému, celková doba vyt´ıˇzenosti CPU bude jistˇe mnohem delˇs´ı – závis´ı na v´ ykonu poˇc´ıtaˇce, poˇctu soubor˚ u na disku a hlavnˇe na tom, kolik soubor˚ u spln´ı vyhledávac´ı kriteria programu. Rychlost samotného ˇsifrov´ an´ı dat bylo testováno na mal´ ych (100 KB), stˇrednˇe velk´ ych (2 MB) i velk´ ych souborech (30 MB). Pr˚ umˇerná rychlost pak dosahovala hodnot okolo 8,5 MB/s, coˇz je v´ ysledek pomˇernˇe pˇr´ızniv´ y, protoˇze velikosti c´ılov´ ych soubor˚ u (pˇreváˇznˇe dokumenty) zpravidla nedosahuj´ı zvláˇst’ extrémn´ıch hodnot a ani se nepˇredpokládá vˇetˇs´ı celkov´ y objem nalezen´ ych cenn´ ych“ dat. Efektivnost kryptoviru je závislá také na volbˇe ” typ˚ u soubor˚ u, které se budou ˇsifrovat. K prohled´ an´ı disku a zaˇsifrov´ an´ı nˇekolika des´ıtek vybran´ ych soubor˚ u (velikosti jednotek MB) staˇcilo ˇr´ adovˇe nˇekolik des´ıtek sekund. To je dostateˇcnˇe krátká doba na to, aby si napaden´ y uˇzivatel stihl uvˇedomit, ˇze se v systému dˇeje nˇeco nekalého, a staˇcil zamezit kryptoviru dokonˇcit jeho posl´ an´ı. Spoleˇcnˇe s blokován´ım spouˇstˇen´ı nˇekter´ ych systémov´ ych nástroj˚ u (editac´ı pˇr´ısluˇsn´ ych hodnot v registrech), jako je napˇr. správce proces˚ u, a tak je t´ımto programem prakticky nemoˇzné vˇcas hrozbu lokalizovat a zabránit tak napách´ an´ı ˇskody.

40

5.6

Maz´ an´ı soubor˚ u

Problematika bezpeˇcného maz´ an´ı soubor˚ u je v daném kontextu velmi d˚ uleˇzitá. Aby mohl b´ yt u ´tok kryptovirem smysluplnˇe proveden, je kromˇe u ´spˇeˇsného zaˇsifrován´ı dat na disku také potˇreba jejich nen´ avratné odstranˇen´ı – smazán´ı. Pokud by k smazán´ı v˚ ubec nedoˇslo nebo by nebylo provedeno zcela nenávratnˇe, k ˇzádnému u ´toku typu DoS by v podstatˇe nedoˇslo. Pokud by soubory po skonˇcen´ı této fáze kryptoviráln´ıho u ´toku z˚ ustaly v nˇejakém stavu i nad´ ale na disku, mohly by b´ yt tyto nesprávnˇe smazané soubory pomoc´ı dostupn´ ych program˚ u opˇet obnoveny. Z pohledu u ´toˇcn´ıka je takov´ y postup neakceptovateln´ y, proto je nenávratné maz´ an´ı soubor˚ u jednou z kl´ıˇcov´ ych podm´ınek u ´spˇeˇsnosti kryptoviráln´ıho u ´toku. Klasické smaz´ an´ı souboru neodstran´ı skuteˇcnˇe jeho obsah z disku, pouze odstran´ı záznam o souboru z tabulky, kde se udrˇzuje seznam soubor˚ u a jejich struktura v rámci souborového systému. Protoˇze bin´ arn´ı data (posloupnost hodnot 1 a 0) jsou fyzicky stále na disku, pouze m´ısto, kde jsou uloˇzena, je v systému oznaˇcené jako volné – je na nˇej tedy moˇzné zapisovat jiná data, existuje st´ ale vysok´ a pravdˇepodobnost, ˇze p˚ ujdou smazaná“ data obnovit. ” Aby se zabr´ anilo takov´ ym praktikám pomoc´ı specializovan´ ych program˚ u, provád´ı se bezpeˇcné, tzn. nevratné maz´ an´ı dat. Jedin´ y zp˚ usob, jak data trvale odstranit, je jejich nˇekolikan´ asobn´ y pˇrepis zcela n´ ahodn´ ymi hodnotami. Opravdu bezpeˇcné smazán´ı dat je netrivi´ aln´ı z´ aleˇzitost, viz [8]. Mazán´ı klasifikovan´ ych dat z pevn´ ych disk˚ u se u nˇekter´ ych instituc´ı americké st´ atn´ı spr´ avy bere opravdu velmi váˇznˇe. Jako standard mazán´ı disk˚ u pouˇz´ıvaj´ı aˇz sedmin´ asobn´ y pˇrepis celého obsahu disku náhodn´ ymi bity. Po této proceduˇre nav´ıc n´ asleduje jeˇstˇe fyzick´ a likvidace disku roztaven´ım. ´ cn´ık zˇrejmˇe nepotˇrebuje pˇri kryptoviráln´ım u Utoˇ ´toku zaj´ıt do podobn´ ych extrém˚ u. Pro takové potˇreby naprosto postaˇcuje jednoduch´ y, popˇr. dvojnásobn´ y, pˇrepis p˚ uvodn´ıho souboru n´ ahodn´ ymi daty. V implementovaném demonstraˇcn´ım programu cryptovirus.exe k u ´ˇcelu permanentn´ıho smaz´ an´ı p˚ uvodn´ıch soubor˚ u obˇeti slouˇz´ı funkce WipePlaintextFile. Ta byla implementov´ ana s ohledem na moˇznosti kryptoviru. Funkce je volána vˇzdy po kaˇzdém zaˇsifrov´ an´ı p˚ uvodn´ıho souboru. Program cryptovirus.exe zjist´ı pˇresnou velikost souboru, ten pak v jeho celé délce pˇrep´ıˇse n´ ahodn´ ymi bity, které byly vygenerovány pomoc´ı funkce CryptGenRandom po spuˇstˇen´ı instance tohoto programu. CryptGenRandom generuje n´ ahodná data pomoc´ı kryptograficky bezpeˇcného generátoru náhodn´ ych ˇc´ısel. CryptoAPI ukl´ adá seed pro generátor náhodn´ ych ˇc´ısel pro kaˇzdého uˇzivatele a jeho zdrojem jsou jak události z perifern´ıch zaˇr´ızen´ı (klávesnice, myˇs), tak i jin´ a systémov´ a data (ID proces˚ u, ID vláken, systémové hodiny, stav pamˇeti, poˇcet voln´ ych diskov´ ych cluster˚ u, . . . ). Tato data se hashuj´ı pomoc´ı algoritmu SHA-1 a v´ ystup je pouˇzit jako seed RC4 datového proudu. Aˇz teprve v´ ysledek celé této procedury se pouˇzije k aktualizaci uloˇzeného seed u. Data z´ıskan´ a funkc´ı CryptGenRandom lze povaˇzovat k danému u ´ˇcelu za dostateˇcnˇe n´ ahodn´ a. Takovéto smaz´ an´ı soubor˚ u je pro naprostou vˇetˇsinu uˇzivatel˚ u postaˇcuj´ıc´ı. Obnoven´ı dat dˇr´ıve pˇrepsan´ ych n´ ahodn´ ymi bity je témˇeˇr nemoˇzné. Dokonce i pro zkuˇseného uˇzivatele vybaveného patˇriˇcn´ ym softwarem. T´ım je podm´ınka pro u ´spˇeˇsnˇe proveden´ yu ´tok kryptovirem splnˇena.

41

5.7

Zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u

Vyuˇzit´ım nˇekolika funkc´ı knihoven CryptoAPI a WinAPI vznikl program, kter´ y dok´ aˇze vyhled´ avat na disku potenci´ alnˇe cenné soubory (dokumenty, fotografie, e-cash) a ˇsifruje je veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Doplnˇen´ım o replikaˇcn´ı ˇc´ ast a implementac´ı protokolu komunikace obˇeti s u ´toˇcn´ıkem by se z programu mohla st´ at potenciáln´ı internetová hrozba. Jelikoˇz ale u vir˚ u nejde pouze o payload, musela by b´ yt pˇridána technika pr˚ uniku do systému (vyuˇzit´ım neopravené bezpeˇcnostn´ı d´ıry SW nebo e-mail spolu s oklamán´ım uˇzivatele) a nová – origináln´ı technika zamezuj´ıc´ı detekci souˇcasn´ ymi antivirov´ ymi programy, aby se kryptovirus mohl stát skuteˇcnou hrozbou. Zat´ım nebyl zaznamen´ an ˇz´ adn´ y vˇetˇs´ı bezpeˇcnostn´ı incident zaloˇzen´ y na kryptografii veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Tato pr´ ace a program cryptovirus.exe nemá za c´ıl slouˇzit jako návod, jak podobné u ´toky prov´ adˇet – naopak, hlavn´ım poslán´ım je prozkoumat potenciál propojován´ı vir˚ u a kryptografie a pˇrimˇet ˇctenáˇre k zamyˇslen´ı nad prezentovan´ ymi závˇery. Pouze porozumˇen´ım celé problematice a zajiˇstˇen´ım patˇriˇcn´ ych protiopatˇren´ı se lze pozdˇeji kryptoviráln´ım u ´tok˚ um ubr´ anit.

42

Kapitola 6

Bezpeˇ cnost Obor bezpeˇcnost m´ a ve svˇetˇe informaˇcn´ıch technologi´ı relativnˇe ˇsirok´ y zábˇer a problematika spadaj´ıc´ı do této kategorie je proto znaˇcnˇe obsáhlá. Následuj´ıc´ı kapitola je zamˇeˇrena konkrétnˇeji – budou zde probr´ any oblasti, které se pˇr´ımo dot´ ykaj´ı tématu této diplomové práce.

6.1

Anonymita v s´ıti

V poˇcátc´ıch masovˇejˇs´ıho pouˇz´ıv´ an´ı Internetu nebyla moˇznost anonymity a anonymn´ıho pouˇz´ıv´ an´ı dostupn´ ych sluˇzeb br´ ana pˇr´ıliˇs v potaz. Kaˇzdá entita pˇripojená do s´ıtˇe je v rámci této s´ıtˇe identifikov´ ana pˇridˇelenou unikátn´ı IP adresou, t´ım pádem je také snadno lokalizovatelná. To je v´ yhodné z pohledu smˇerován´ı provozu komunikace, avˇsak jiˇz nikoli z pohledu bezpeˇcnosti (anonymity uˇzivatel˚ u). V dneˇsn´ı dobˇe je moˇznost anonymn´ıho – bezpeˇcného a nevysledovatelného pohybu v s´ıti Internetu v jist´ ych pˇr´ıpadech velmi ˇzádouc´ı. Anonymn´ı komunikace v elektronickém svˇetˇe, resp. z´ıskán´ı a udrˇzen´ı takové anonymity, m˚ uˇze pˇredstavovat problém. Nutno zd˚ uraznit, ˇze potˇreba anonymity pˇri pohybu na s´ıti se net´ yká pouze legitimn´ıch ˇcinnost´ı (napˇr. elektronické volby, anonymn´ı prohl´ıˇzen´ı webov´ ych stránek), ale také tˇech ´ cn´ıci potˇrebuj´ı k bezpeˇcné“ ˇcinnosti stejnˇe silné prostˇredky. ilegáln´ıch. Utoˇ ” Souvislost anonymity v s´ıti s kryptovirologi´ı m˚ uˇzeme naj´ıt v pˇr´ıpadˇe, kdy autor kryptoviru (viz kapitola 4) potˇrebuje anonymnˇe komunikovat s obˇet´ı. D˚ uvodem takové komunikace u ´toˇcn´ıka s obˇet´ı je z´ısk´ an´ı v´ ykupného za obnoven´ı kryptovirem zaˇsifrovan´ ych dat.

6.1.1

Mix s´ıtˇ e

K zajiˇstˇen´ı anonymity pˇri komunikaci v nezabezpeˇceném prostˇred´ı existuje teoreticky velmi siln´ y prostˇredek. Jedn´ a se o zvl´ aˇstn´ı druh logick´ ych s´ıt´ı (funguj´ı nad fyzickou s´ıt’ovou infrastrukturou), ve kter´ ych je adresace a smˇerován´ı provozu zcela odliˇsné, neˇz jak je tomu v klasickém pˇr´ıpadˇe. Vesmˇes vˇsechny takto specializované prostˇredky pracuj´ı na podobném principu, proto zde budou pops´ any pouze vlastnosti mix s´ıt´ı a jejich moˇzné vyuˇzit´ı. Mix s´ıtˇe (mix networks) funguj´ı na následuj´ıc´ım principu (viz obrázek 6.1). Uzel s´ıtˇe (tzv. mix) pˇrij´ım´ a zpr´ avy a odes´ıl´ a je dále na m´ısto urˇcen´ı v takovém poˇrad´ı, ˇze vnˇejˇs´ı pozorovatel (naruˇsitel) nedok´ aˇze odvodit ˇzádnou souvislost mezi pˇrijatou a odeslanou zprávou. Zpráva nen´ı pˇreposl´ ana ihned po pˇrijet´ı uzlem s´ıtˇe, ale definované mnoˇzstv´ı pˇr´ıchoz´ıch zpr´ av

43

je vysl´ ano jako jedna d´ avka v jednom ˇcasovém okamˇziku. D´ıky sdruˇzován´ı pˇr´ıchoz´ıch zpr´ av pˇred samotn´ ym odesl´ an´ım je moˇzné provádˇet tzv. ˇcasové pˇreuspoˇrádán´ı. Vys´ıl´ an´ı pˇreuspoˇr´ adan´ ych zpráv po dávkách je ochranou pˇred u ´toky zaloˇzen´ ymi na principu sledov´ an´ı ˇcasov´ ych souvislost´ı (timing based attack ) [26]. Pˇri pouˇzit´ı mix s´ıt´ı by pro pˇr´ıpadného naruˇsitele mˇelo b´ yt velmi obt´ıˇzné vysledovat, kdo komunikuje s k´ ym.

Obrázek 6.1: Topologie mix s´ıtˇe

Pojem anonymita je vhodné si jeˇstˇe detailnˇeji specifikovat. Anonymitu vztahu (relationship anonymity) ch´ apeme jako nevysledovatelnost skuteˇcnosti, ˇze jedna konkrétn´ı strana komunikuje s jinou. Anonymita odesilatele (sender anonymity) pak zakr´ yvá fakt, ˇze konkrétn´ı odesilatel zaslal danou zpr´ avu. A koneˇcnˇe, anonymita pˇr´ıjemce (recipient anonymity) znamená, ˇze nelze zjistit, kdo je pˇr´ıjemcem dané zprávy. Z uvedeného jasnˇe vypl´ yv´ a, ˇze anonymita vztahu a anonymita odesilatele, resp. pˇr´ıjemce, nejsou zcela totoˇzné pojmy. Pouze zajiˇstˇen´ım obou typ˚ u – anonymity odesilatele i anonymity pˇr´ıjemce – lze dos´ ahnout funguj´ıc´ı anonymity vztahu vzájemnˇe komunikuj´ıc´ıch stran [17]. Nevysledovatelnost takového zp˚ usobu komunikace je zajiˇstˇena pomoc´ı ˇretˇezen´ı mnoha uzl˚ u s´ıtˇe (mix˚ u) a hlavnˇe pouˇzit´ım kryptografie veˇrejn´ ym kl´ıˇcem. Kaˇzdá zpráva je zaˇsifrov´ ana veˇrejn´ ym kl´ıˇcem uzlu, na kterém se cestou k pˇr´ıjemci právˇe nacház´ı. Na kaˇzdém uzlu je daná ˇsifrovac´ı ob´ alka“ odstranˇena pouˇzit´ım odpov´ıdaj´ıc´ıho soukromého kl´ıˇce tohoto uzlu. ” Deˇsifrov´ an´ım zpr´ avy tajn´ ym kl´ıˇcem a inspekc´ı jej´ıho obsahu mix zjist´ı, kam má b´ yt zpráva d´ ale smˇerov´ ana. Anonymita je za jist´ ych podm´ınek zaruˇcena [17] a funguje i v pˇr´ıpadˇe, ˇze aˇz N −1, z celkového poˇctu N , uzl˚ u mix s´ıtˇe je nˇejak´ ym zp˚ usobem kompromitováno.

6.1.2

e-cash

Jako e-cash (electronic cash) se oznaˇcuje elektronická mˇena, coˇz je reprezentace fyzické mˇeny hmotného svˇeta. Nˇekdy tento pojem b´ yvá oznaˇcován jako e-money. Hotovost v elektronické podobˇe m˚ uˇze b´ yt uloˇzena na ˇcipové kartˇe nebo na pevném disku v poˇc´ıtaˇci – neexistuje v hmatatelné formˇe. V pˇr´ıpadˇe e-cash jde o technologii, jak lze napˇr. realizovat penˇeˇzn´ı transakce po Internetu nebo jeho prostˇrednictv´ım nakupovat zboˇz´ı. Anonymita je zde mnohem vˇetˇs´ı neˇz pˇri pouˇzit´ı bˇeˇzn´ ych kreditn´ıch karet, kdy pˇri kaˇzdé takové penˇeˇzn´ı operaci vzniká nov´ y záznam obsahuj´ıc´ı ˇc´ıslo pouˇzité kreditn´ı karty a dalˇs´ı potenciálnˇe citlivé a zneuˇzitelné u ´daje. Pˇr´ıkladem systému postaveného na principech elektronické mˇeny je mezinárodn´ı platebn´ı systém PayPal.

44

´ cn´ık m˚ Utoˇ uˇze po u ´spˇeˇsném kryptoviráln´ım u ´toku poˇzadovat zaplacen´ı urˇcité penˇeˇzn´ı sumy jako v´ ykupného v´ ymˇenou za obnoven´ı soubor˚ u. Platba bezhotovostn´ım pˇrevodem na u ´ˇcet by zcela jistˇe znamenala riziko vystopován´ı totoˇznosti u ´toˇcn´ıka. Nejsch˚ udnˇejˇs´ı zp˚ usob, jak anonymnˇe a bezpeˇcnˇe z´ıskat v´ ykupné, je právˇe pouˇzit´ı technologie e-cash. Protoˇze m˚ uˇze b´ yt e-cash uloˇzen v souboru, na disku poˇc´ıtaˇce, m˚ uˇze b´ yt samozˇrejmˇe také pos´ılán po s´ıti. Kombinac´ı mix s´ıt´ı a e-cash z´ıskává u ´toˇcn´ık dobrou ˇsanci na z´ıskán´ı k´ yˇzené finanˇcn´ı odmˇeny“ spolu s vysokou m´ırou anonymity. Prakticky to znamená, ˇze m˚ uˇze takto nez´ a” konnˇe generovat zisk a pˇritom d´ıky zneuˇzit´ı vyspˇel´ ych informaˇcn´ıch technologi´ı v˚ ubec nic neriskovat [4].

6.2

Chov´ an´ı uˇ zivatel˚ u

Bezpeˇcnost nen´ı jen ot´ azka technického a fyzického zabezpeˇcen´ı, kvality pouˇzitého softwaru nebo s´ıly kryptografick´ ych algoritm˚ u. Podstatné procento bezpeˇcnostn´ıch incident˚ u by nikdy nenastalo bez selh´ an´ı lidského faktoru. Ten je, jak se zdá, v boji proti u ´toˇcn´ık˚ um a jejich malwaru st´ ale nejslabˇs´ım ˇclánkem. Neznamen´ a to vˇsak, ˇze by incidenty vznikaly s tich´ ym souhlasem nebo pˇriˇcinˇen´ım dotyˇcn´ ych zodpovˇedn´ ych pracovn´ık˚ u. Jde sp´ıˇse o d˚ usledek jejich nekvalifikovanosti a nedostateˇcné obezˇretnosti pˇri nakl´ ad´ an´ı s d˚ uvˇern´ ymi informacemi (hesla k u ´ˇct˚ um, telefonn´ı ˇc´ısla organizace, jména zamˇestnanc˚ u, topologie podnikové s´ıtˇe, . . . ). Lidé by si mˇeli uvˇedomit, s jak´ ymi informacemi pˇrich´ azej´ı do styku a jakou maj´ı takové informace v dneˇsn´ım svˇetˇe hodnotu. M´ıra ochrany a zabezpeˇcen´ı by pˇredevˇs´ım mˇela odpov´ıdat celkové hodnotˇe informac´ı nacházej´ıc´ıch se v konkrétn´ım poˇc´ıtaˇci. D˚ uleˇzitá data je potˇreba chránit také pravideln´ ym zálohov´ an´ım – pouze tak se lze u ´ˇcinnˇe bránit i pˇred kryptoviry.

6.2.1

Soci´ aln´ı inˇ zen´ yrstv´ı

Sociáln´ı inˇzen´ yrstv´ı neboli sociotechnika je zp˚ usob manipulace s lidmi, kter´ y vyuˇz´ıvá vlivu a pˇresvˇedˇcov´ an´ı k oklam´ an´ı obˇeti, ˇze sociotechnik je ten, za koho se vydává, a nikoli t´ım, k´ ym ve skuteˇcnosti je. Ve v´ ysledku dokáˇze sociotechnik vyuˇz´ıt svého vlivu a vymámit z obˇeti cenné informace, at’ uˇz s pouˇzit´ım informaˇcn´ıch technologi´ı nebo bez nich [12]. V umˇen´ı sociotechniky vynikal zn´ am´ y hacker, a patrnˇe také nejznámˇejˇs´ı pˇr´ıklad exemplárnˇe potrestaného poˇc´ıtaˇcového zloˇcince“ v historii, Kevin Mitnick. Mitnick dokázal pomoc´ı ” telefonu i osobnˇe (po kr´ atké pˇr´ıpravˇe), d´ıky sebevˇedomému vystupován´ı a pouˇzit´ım sociotechniky, z´ıskat mnoho uˇzivatelsk´ ych jmen a hesel pro pˇr´ıstup do podnikov´ ych systém˚ u; a mnohdy dokonce pˇr´ıstup k administrátorsk´ ym u ´ˇct˚ um na jinak velmi dobˇre zabezpeˇcen´ ych serverech, jeˇz obsahovaly zdrojové kódy aplikac´ı. Jejich zkop´ırován´ım na jiné servery u ´dajnˇe vznikly ztr´ aty v ˇr´ adech des´ıtek milion˚ u dolar˚ u mnoha pˇredn´ım softwarov´ ym spoleˇcnostem. Manipulace byla sociology studována v´ıce neˇz padesát let. Na otázku, proˇc jsou lidé zraniteln´ı v˚ uˇci soci´ aln´ımu inˇzen´ yrstv´ı, dává odpovˇed’ právˇe v´ ysledek tohoto dlouhodobého studia a v´ yzkumu. N´ asleduje v´ yˇcet ˇsesti základn´ıch sklon˚ u lidské povahy, na které se u ´toˇcn´ıci pˇri manipulaci lid´ı (sociotechnice) zamˇeˇruj´ı [12]: • Autorita Lidé maj´ı sklon vyhovˇet nˇekomu, kdo má v jejich oˇc´ıch dostateˇcnou autoritu, nebo kdyˇz jeho ˇz´ adost p˚ usob´ı oprávnˇenˇe.

45

• N´ aklonnost Lidé maj´ı sklon vyhovˇet ˇz´ adosti i ciz´ıho ˇclovˇeka, kdyˇz je tento dokáˇze pˇresvˇedˇcit, ˇze maj´ı podobné z´ ajmy, n´ azory a stanoviska, nebo kdyˇz se jim dotyˇcn´ y jev´ı jako pˇr´ıjemn´ a a sympatick´ a osoba. • Vz´ ajemnost Lidé maj´ı sklon vyhovˇet ˇz´ adosti v pˇr´ıpadˇe, kdy je jim na oplátku za tuto laskavost“ ” sl´ıbeno nˇeco pro nˇe cenného a v´ yznamného (rada, pomoc, dar, atd.). • Z´ asadovost Lidé maj´ı zpravidla sklon vyhovˇet poté, co daj´ı nˇekomu sv˚ uj veˇrejn´ y pˇr´ıslib nebo souhlas s angaˇzov´ an´ım se v dané záleˇzitosti. • Spoleˇ censk´ e potvrzen´ı Lidé maj´ı sklon vyhovˇet ˇz´ adosti, která v d˚ usledku vede k takovému jednán´ı, jeˇz se zd´ a b´ yt ve spoleˇcnosti bˇeˇzné a pˇrijatelné, tzn. t´ım, co ostatn´ı normálnˇe dˇelaj´ı. Chov´ an´ı okol´ı funguje jako potvrzen´ı legitimity poˇzadované akce. • Vz´ acnost Lidé maj´ı sklon vyhovˇet, kdyˇz uvˇeˇr´ı, ˇze jistá vˇec, o niˇz usiluj´ı, se zdá b´ yt v omezeném mnoˇzstv´ı a ostatn´ı o ni mus´ı soupeˇrit; nebo ˇze je jej´ı dostupnost omezena pouze na kr´ atk´ y ˇcasov´ y interval. Nˇekolika v´ yˇse uveden´ ych rys˚ u lidské povahy nezneuˇz´ıvá malware (vˇc. kryptovir˚ u) pˇr´ımo, ale sp´ıˇse se tˇechto poznatk˚ u o lidské povaze snaˇz´ı vyuˇz´ıt autoˇri (´ utoˇcn´ıci) ve fázi návrhu implementace zp˚ usobu ˇs´ıˇren´ı sv´ ych ˇskodliv´ ych program˚ u. Uˇzivatelé si pak pod nejr˚ uznˇejˇs´ımi pohnutkami nevˇedomky nainstaluj´ı zákeˇrn´ y malware staˇzen´ y z Internetu spoleˇcnˇe s jin´ ym softwarem. Studie v kapitole 3, viz Satan Virus, m˚ uˇze b´ yt modelov´ ym pˇr´ıkladem pˇrevzet´ı kontroly virem a z´ısk´ an´ı rozhoduj´ıc´ı v´ yhody nad uˇzivatelem [3].

6.3

Zneuˇ zit´ı komunikaˇ cn´ıch protokol˚ u

Zneuˇz´ıv´ an´ı slab´ ych m´ıst komunikaˇcn´ıch protokol˚ u pˇredstavuje oblast zájmu mnoha u ´toˇcn´ık˚ u. Protoˇze jsou komunikaˇcn´ı protokoly ned´ılnou souˇcást´ı jakékoli poˇc´ıtaˇcové s´ıtˇe, jsou i v prostˇred´ı Internetu pˇr´ıtomny takˇrka v kaˇzdé aplikaci. Bez jejich existence by mˇely poˇc´ıtaˇce znaˇcnˇe omezené moˇznosti. V této podkapitole se zamˇeˇr´ıme na pouˇz´ıvan´ y komunikaˇcn´ı protokol SMTP a s´ıtˇe typu P2P. Protokol SMTP b´ yv´ a velmi ˇcasto zneuˇz´ıván tv˚ urci malwaru jako prostˇredek ˇs´ıˇren´ı nákazy po s´ıti – v podobˇe e-mailov´ ych zpráv. S´ıtˇe P2P pak slouˇz´ı k podobnému u ´ˇcelu, a to také jako distribuˇcn´ı kan´ al malwaru, pˇriˇcemˇz rozd´ıl mezi obˇema zp˚ usoby ˇs´ıˇren´ı malwaru spoˇc´ıvá v m´ıˇre vlastn´ıho pˇriˇcinˇen´ı uˇzivatele vedouc´ıho k dalˇs´ımu bezpeˇcnostn´ımu incidentu.

6.3.1

Protokol SMTP

Protokol SMTP (pops´ an v RFC 821, resp. RFC 2821) je textovˇe orientovan´ y protokol urˇcen´ y k pˇr´ımému zas´ıl´ an´ı e-mailov´ ych zpráv mezi koncov´ ymi stanicemi. Pracuje nad transportn´ım protokolem TCP a bˇeˇz´ı na portu ˇc. 25 [34]. SMTP servery funguj´ıc´ı v reˇzimu open relay jsou nejjednoduˇsˇs´ım c´ılem rozes´ılatel˚ u spamu. Server v této konfiguraci pˇrij´ımá zprávy od libovolného odesilatele a pos´ılá je na zvolenou adresu pˇr´ıjemce. Nijak si neovˇeˇruje, zda-li je uˇzivatel oprávnˇen vyuˇz´ıvat sluˇzeb 46

serveru, jestli je c´ılov´ a adresa zprávy platná, nebo zda je uˇzivatel skuteˇcnˇe t´ım, za koho se vydává. Chybˇej´ıc´ı autentizace umoˇzn ˇuje ˇcinnost malwaru generuj´ıc´ımu ohromné mnoˇzstv´ı spamov´ ych zpr´ av. Malware si nese seznam server˚ u typu open relay k ˇs´ıˇren´ı bud’to statick´ y – je pevnˇe d´ an uˇz v dobˇe kompilace – nebo si open relay servery dokáˇze vyhledávat v Internetu, aˇz v dobˇe u ´spˇeˇsného napaden´ı poˇc´ıtaˇce obˇeti. Ne ve vˇsech pˇr´ıpadech m˚ uˇze malware vyuˇz´ıvat sluˇzeb nˇejakého otevˇreného serveru. Extrémn´ım pˇr´ıpadem je implementace vlastn´ıho SMTP serveru neseného v tˇele viru, pak neexistuje z´ avislost na extern´ıch serverech, coˇz nav´ıc sniˇzuje moˇznost odhalen´ı a blokov´ an´ı IP adresy um´ıstˇen´ım na ˇcernou listinu. Nev´ yhoda podobného ˇreˇsen´ı spoˇc´ıvá v nár˚ ustu velikosti bin´ arn´ıho k´ odu. Malwarem generované zpr´ avy urˇcené k vlastn´ımu ˇs´ıˇren´ı maj´ı pochopitelnˇe podvrˇzenou adresu odesilatele. P˚ uvodn´ı implementace SMTP server˚ u ovˇeˇrován´ı odesilatele nevyˇzadovaly. Pro potˇreby zajiˇstˇen´ı alespoˇ n základn´ı autentizace poˇstovn´ıho klienta MUA (Mail User Agent) vzniklo rozˇs´ıˇren´ı SMTP-AUTH. Tak je zajiˇstˇen základn´ı mechanismus pˇrihlaˇsov´ an´ı klienta na poˇstovn´ı server. SMTP-AUTH je ˇcásteˇcn´ ym ˇreˇsen´ım dˇr´ıvˇejˇs´ıho problému, nebot’ technikou spoofingu lze také podvrhnout informaci o skuteˇcném odesilateli zprávy nahrazen´ım dané poloˇzky v hlaviˇcce adresou jiného, skuteˇcnˇe existuj´ıc´ıho uˇzivatele [35]. Na zvolené strategii ˇs´ıˇren´ı a ˇcinnosti malwaru závis´ı jeho s´ıt’ová aktivita. Druhy ˇs´ıˇr´ıc´ı se pomoc´ı elektronické poˇsty zpravidla v této fázi negeneruj´ı takové mnoˇzstv´ı zpráv, které by vyˇcerp´ avalo pˇrenosov´ a p´ asma linek a docházelo by k jejich zahlcen´ı. Zv´ yˇsená s´ıt’ov´ a aktivita totiˇz znamen´ a zv´ yˇsenou pozornost uˇzivatele, pozornost uˇzivatele pak zvyˇsuje riziko odhalen´ı. Pozdˇeji, po u ´spˇeˇsném ukonˇcen´ı replikaˇcn´ı fáze, m˚ uˇze malware generovat spam dle libosti. Mnohé druhy toto dˇelaj´ı jako své hlavn´ı poslán´ı. Snaˇz´ı se odes´ılat maximáln´ı ´ mnoˇzstv´ı zpr´ av, jaké jim druh pˇripojen´ı poˇc´ıtaˇce k s´ıti umoˇzn ˇuje. Utok formou zahlcen´ı serveru pˇr´ıjemce mnoˇzstv´ım pˇr´ıchoz´ıch e-mailov´ ych zpráv se naz´ yvá e-mail bomb a jde ou ´tok z kategorie DoS. Protoˇze lze relativnˇe snadno filtrovat pˇr´ıchoz´ı zprávy se stále stejnou odchoz´ı adresou, vyuˇz´ıvaj´ı u ´toˇcn´ıci k tomuto u ´toku rozsáhl´ ych botnet˚ u. Proti záplavˇe milion˚ u e-mailov´ ych zpráv z r˚ uzn´ ych IP adres, pˇrich´ azej´ıc´ıch v jeden okamˇzik, se lze bránit takto jiˇz jen stˇeˇz´ı. Koordinované u ´toky za pomoc´ı botnet˚ u spadaj´ı do kategorie typu DDoS. Nˇekteré poˇstovn´ı servery nyn´ı proto b´ yvaj´ı konfigurovány tak, aby odm´ıtaly pˇrenosy na portu ˇc. 25, pouze autentizovan´ ym uˇzivatel˚ um na portu ˇc. 587 je dovoleno odes´ılat zprávy, a pouze na existuj´ıc´ı adresy. T´ım vˇsak moˇznosti k dalˇs´ımu zneuˇz´ıván´ı nekonˇc´ı. V minulosti spoléhaly nˇekteré druhy malwaru na dostupnost knihovn´ıch funkc´ı urˇcen´ ych pro práci s poˇstovn´ım klientem MS Outlook Express. Ten je zahrnut ve standardn´ı instalaci OS Windows XP. Konkrétnˇe jde o knihovnu MAPI32.DLL. Malware pak mohl k ˇs´ıˇren´ı pouˇz´ıt nakonfigurovan´ yu ´ˇcet uˇzivatele této aplikace. Pˇ r´ıklad: Kód umoˇzn ˇuj´ıc´ı zneuˇzit´ı knihovny v MS Windows skuteˇcnˇe existuj´ıc´ıho malwaru . . . HINSTANCE MAPIlHnd; MAPIlHnd = LoadLibraryA("MAPI32.DLL"); Po u ´spˇeˇsném zavol´ an´ı funkce LoadLibraryA staˇcilo jen nˇekolik dalˇs´ıch ˇrádk˚ u kódu (v jazyce C), aby byl virus schopen generovat mnoˇzstv´ı poˇstovn´ıch zpráv (pos´ılal se jako spus-

47

titelná pˇr´ıloha) a pˇrid´ avat je do fronty odes´ılan´ ych zpráv k ostatn´ım legitimn´ım zpráv´ am uˇzivatele.

6.3.2

P2P s´ıtˇ e

Nejvˇetˇs´ı potenci´ al P2P s´ıt´ı, resp. jejich konkrétn´ıch implementac´ı, spoˇc´ıvá, z pohledu mal´ cn´ıci mohou své v´ waru, pr´ avˇe v témˇeˇr ide´ aln´ım prostˇred´ı k ˇs´ıˇren´ı nákazy. Utoˇ ytvory maskovat pod n´ azvy aktu´ alnˇe v Internetu nejv´ıce stahovan´ ych program˚ u (nebo malware integrovat do skuteˇcn´ ych instalaˇcn´ıch bal´ık˚ u legitimn´ıho softwaru). Uˇzivatelé si jej pak vlastn´ı vinou vpouˇst´ı“ do sv´ ych poˇc´ıtaˇc˚ u. ” Malware by se teoreticky dok´ azal ˇs´ıˇrit pomoc´ı P2P s´ıt´ı zcela autonomnˇe – vyhledáván´ım zraniteln´ ych systém˚ u sd´ılen´ı soubor˚ u a vytváˇren´ım sv´ ych vlastn´ıch kopi´ı pod jmény zdánlivˇe uˇziteˇcn´ ych program˚ u. Nakonec by mohl, v závislosti na implementaci sluˇzby, generovat vlastn´ı soubory s metadaty (jako je napˇr. torrent u protokolu BitTorrent). Zpˇr´ıstupnˇen´ım se pak nasd´ılet ke staˇzen´ı potenciáln´ım obˇetem.

6.4

Bezpeˇ cnostn´ı protiopatˇ ren´ı

Oblast komunikaˇcn´ıch technologi´ı je velmi dynamická – nové moˇznosti vyuˇzit´ı se objevuj´ı ve velmi kr´ atk´ ych intervalech. Stejnou rychlost´ı se objevuj´ı zákeˇrné praktiky zaloˇzené na zneuˇzit´ı slab´ ych m´ıst tˇechto, co se t´ yˇce zabezpeˇcen´ı, dosud nevyspˇel´ ych technologi´ı. Nejen zneuˇz´ıv´ an´ı s´ıt’ov´ ych technologi´ı k nelegáln´ım aktivitám ze strany uˇzivatel˚ u, ale hlavnˇe zneuˇz´ıv´ an´ı tˇechto vlastnost´ı poˇc´ıtaˇcov´ ymi u ´toˇcn´ıky vyˇzaduje nasazen´ı mnoha bezpeˇcnostn´ıch protiopatˇren´ı.

6.4.1

Klasick´ a protiopatˇ ren´ı

Moˇzn´ ych bezpeˇcnostn´ıch incident˚ u existuje celá ˇrada – riziko v´ yskytu nˇejakého problému nen´ı nikdy moˇzné stoprocentnˇe eliminovat. Dodrˇzován´ım základn´ıch zásad bezpeˇcnosti pˇri pohybu na s´ıti m˚ uˇzeme doc´ılit relativnˇe vysokého stupnˇe ochrany pˇred malwarem. Nutnou podm´ınkou je vˇsak pouˇz´ıv´ an´ı ovˇeˇreného a aktualizovaného softwaru, vˇcetnˇe antivirového a anti-spyware softwaru, a firewallu. V neposledn´ı ˇradˇe patˇr´ı mezi nej´ uˇcinnˇejˇs´ı obranné prostˇredky souˇcasnosti hlavnˇe vysoká m´ıra obezˇretnosti a ned˚ uvˇeˇrivosti ke vˇsemu, co poch´ az´ı z nezn´ amého zdroje. Podceˇ nov´ an´ı d˚ uleˇzitosti bezpeˇcnosti se m˚ uˇze kaˇzdé organizaci vymst´ıt. Autoˇri malwaru dnes netvoˇr´ı z´ akeˇrné programy pro vlastn´ı potˇeˇsen´ı, ale je to pˇreváˇznˇe c´ıleno na generov´ an´ı ´ podvodného finanˇcn´ıho zisku. Utoky se odehrávaj´ı ve velk´ ych mˇeˇr´ıtkách, s vyuˇzit´ım botnet˚ u. Samotné vytv´ aˇren´ı botnet˚ u, jejich prodej a vyuˇz´ıván´ı za u ´ˇcelem ˇs´ıˇren´ı nevyˇzádané poˇsty, popˇr. jin´ ych praktik, spad´ a do oblasti organizovaného zloˇcinu. V ˇzádném pˇr´ıpadˇe nen´ı Internet bezpeˇcn´ ym m´ıstem pro pˇripojen´ı nechránˇeného poˇc´ıtaˇce. Pˇr´ıtomnost cenn´ ych dat na takovém poˇc´ıtaˇci nen´ı rozhoduj´ıc´ı. Samotná v´ ypoˇcetn´ı s´ıla poˇc´ıtaˇce a jeho prostˇredky hraj´ı d˚ uleˇzitou roli. Koordinovanému u ´toku tis´ıc˚ u ovládnut´ ych poˇc´ıtaˇc˚ uu ´toˇcn´ıkem se mohou c´ılové komerˇcn´ı servery br´ anit jen pomoc´ı extrémn´ıch a krátkodob´ ych protiopatˇren´ı. Ztráty zp˚ usobené DDoS u ´toky jsou vˇzdy prakticky nevyhnutelné.

6.4.2

Kryptovir´ aln´ı protiopatˇ ren´ı

Nejvˇetˇs´ı s´ıla kryptoviru spoˇc´ıv´ a v asymetrickém soukromém kl´ıˇci, kter´ y nen´ı souˇcást´ı viru. Mechanismus kontroly nad pouˇz´ıván´ım kryptografie v systému by mˇel b´ yt souˇcást´ı jádra 48

OS. Pˇred zaˇsifrov´ an´ım souboru by jádro systému vyˇzadovalo od uˇzivatele d˚ ukaz, ˇze on je t´ım, kdo vlastn´ı pˇr´ısluˇsn´ y soukrom´ y kryptografick´ y kl´ıˇc (tzv. zero-knowledge proof ). To by mohlo b´ yt dokazov´ ano vˇzdy v dobˇe pˇrihláˇsen´ı uˇzivatele do systému, napˇr. pomoc´ı ˇcipové karty. Jinou moˇznost´ı, jak dos´ ahnout podobného c´ıle, je ovˇeˇren´ı podpisu veˇrejného kl´ıˇce, kter´ y patˇr´ı certifikaˇcn´ı autoritˇe, jenˇz je pro jádro systému d˚ uvˇeryhodná. Pokud by autor kryptoviru pouˇzil certifikovan´ y veˇrejn´ y kl´ıˇc k u ´toku, stal by se ihned hlavn´ım podezˇrel´ ym. Cel´ a strategie by fungovala pouze za pˇredpokladu, ˇze jádro systému nebylo modifikováno kryptovirem. Faktem vˇsak i nad´ ale z˚ ust´ av´ a skuteˇcnost, ˇze veˇskerá kryptografická funkˇcnost m˚ uˇze b´ yt naimplementov´ ana do tˇela viru, tedy b´ yt nezávislá na operaˇcn´ım systému [24].

49

Kapitola 7

Z´ avˇ er V této diplomové pr´ aci jsem se zab´ yval kryptovirologi´ı, coˇz je pomˇernˇe nov´ y obor poˇc´ıtaˇcové bezpeˇcnosti. Hlavn´ım c´ılem bylo nastudovat bezpeˇcnostn´ı dopady plynouc´ı z propojen´ı kryptografick´ ych algoritm˚ u a poˇc´ıtaˇcov´ ych vir˚ u. Demonstraˇcn´ı program cryptovirus.exe vznikl jako ukázka toho, jak by mohly vypadat novˇe vznikaj´ıc´ı hrozby ˇs´ıˇr´ıc´ı se po s´ıti. Program vyuˇz´ıvá moˇznost´ı bˇeˇzn´ ych operaˇcn´ıch systém˚ u platformy Microsoft Windows – CryptoAPI, simuluje chován´ı poˇc´ıtaˇcového viru. Po spuˇstˇen´ı v hostitelském systému vyhledává vybrané soubory, zaˇsifruje je symetrick´ ym kl´ıˇcem a kl´ıˇc (zaˇsifrovan´ y jeˇstˇe asymetrick´ ym veˇrejn´ ym kl´ıˇcem) zpˇr´ıstupn´ı uˇzivateli. Ten, aby z´ıskal sv´ a zaˇsifrovan´ a data zpˇet, mus´ı splnit podm´ınky u ´toˇcn´ıka. Z ˇcasov´ ych d˚ uvod˚ u nebyl protokol komunikace obˇeti s u ´toˇcn´ıkem, nutn´ y k pˇred´ an´ı v´ ykupného“, v programu implementován. Celá procedura by byla realizována nejsp´ıˇse ” s vyuˇzit´ım mix s´ıt´ı a elektronické mˇeny e-cash (zm´ınˇeno v kapitole 6). Virus by mohl zvyˇsovat svoji ˇsanci na pˇreˇzit´ı v systému aktualizac´ı kódu a pˇridáván´ım nov´ ych funkc´ı. K tomuto u ´ˇcelu se nab´ız´ı zabudován´ı interakce u ´toˇcn´ıka s virem, napˇr. pomoc´ı komunikaˇcn´ıho kan´ alu IRC nebo veˇrejn´ ych diskusn´ıch skupin, kdy by virus mohl v tˇechto médi´ıch vyhled´ avat ˇsifrované instrukce ke svému dalˇs´ımu chován´ı. Zde je pomˇernˇe velk´ y prostor k dalˇs´ımu rozˇs´ıˇren´ı programu. Pro zajiˇstˇen´ı bezpeˇcného testován´ı programu nebyla implementována ani replikaˇcn´ı procedura viru, takˇze nem˚ uˇze doj´ıt k jeho náhodnému u ńiku. K tomuto u ´ˇcelu by bylo moˇzné pouˇz´ıt jeden z klasick´ ych postup˚ u ˇs´ıˇren´ı malwaru, viz kapitola 3. Pˇri experimentech s replikac´ı a ˇs´ıˇren´ım vˇsak bylo zjiˇstˇeno, ˇze poskytovatelé internetového pˇripojen´ı monitoruj´ı odchoz´ı datové toky sv´ ych klient˚ u, a pˇri podezˇrelé s´ıt’ové aktivitˇe reaguj´ı zablokován´ım nˇekter´ ych TCP a UDP port˚ u na stranˇe klienta. Pˇr´ınosem této pr´ ace je poskytnut´ı uceleného pohledu na celou problematiku kryptovirologie a pouk´ az´ an´ı na re´ alnost nebezpeˇc´ı plynouc´ıho z volnˇe dostupn´ ych kryptografick´ ych funkc´ı OS, o kter´ ych uˇzivatelé bˇeˇznˇe ani nemaj´ı tuˇsen´ı. Jako d˚ ukaz proveditelnosti m˚ uˇze poslouˇzit zm´ınˇen´ y demonstraˇcn´ı program. Kryptografie, jako souˇc´ ast dneˇsn´ıch OS, je velmi mocn´ y nástroj k zajiˇstˇen´ı vˇetˇs´ı bezpeˇcnosti pˇri komunikaci v ned˚ uvˇeryhodném prostˇred´ı Internetu, zároveˇ n ale m˚ uˇze nesprávn´ ym pouˇzit´ım nebo zneuˇzit´ım u ´toˇcn´ıky pˇredstavovat velká rizika. Uˇzivatelé informaˇcn´ıch technologi´ı by si mˇeli tato rizika uvˇedomovat. Také v´ yrobci operaˇcn´ıch systém˚ u by mˇeli zneuˇz´ıv´ an´ı kryptografick´ ych funkc´ı pˇredch´ azet implementac´ı dodateˇcn´ ych bezpeˇcnostn´ıch protiopatˇren´ı.

50

Literatura ¨ ¨ [1] BACHER, P.; HOLZ, T.; KOTTER, M.; aj.: Know your Enemy: Tracking Botnets. [online], [cit. 2008-04-16]. URL [2] BALEPIN, I.: Superworms and Cryptovirology: a Deadly Combination. [online], [cit. 2008-01-06]. URL [3] BOND, M.; DANEZIS, G.: A Pact With the Devil. In Proceedings of the 2006 workshop on New Security Paradigms, 2006, ISBN 978-1-59593-923-4, s. 77–82. [4] CHAUM, D.: Achieving Electronic Privacy. [online], [cit. 2008-05-04]. URL [5] FU, S. C.: Realism in Epidemic Models. [online], 2002, [cit. 2008-05-01]. URL [6] FU, S. C.; MILNE, G.: Epidemic Modelling Using Cellular Automata. Proceedings of the Australian Conference on Artificial Life, 2003. [7] GRANNEMAN, S.: Infected in 20 minutes. [online], [cit. 2008-04-29]. URL [8] GUTMANN, P.: Secure Deletion of Data from Magnetic and Solid-state Memory. In Proceedings of the 6 th Conference on USENIX Security Symposium, Focusing on Applications of Cryptography – Volume 6, USENIX Association, 1996, s. 8–8. [9] JONES, G.: The 10 Most Destructive PC Viruses Of All Time. [online], [cit. 2008-04-28]. URL [10] LUDWIG, M. A.: The Little Black Book of Computer Viruses (Electronic Edition). American Eagle Publications, Inc., Post Office Box 1507, Show Low, Arizona 85901, 1996, ISBN 0-929408-02-0, 183 s. [11] MENEZES, A. J.; van OORSCHOT, P. C.; VANSTONE, S. A.: Handbook of Applied Cryptography. CRC Press, 1996, ISBN 0-8493-8523-7, 816 s. [12] MITNICK, K. D.; SIMON, W. L.: The Art of Deception: Controlling the Human Element of Security. Wiley Publishing, Inc., 2002, ISBN 0471237124, 352 s.

51

[13] NEEDHAM, R. M.; SCHROEDER, M. D.: Using Encryption for Authentication in Large Networks of Computers. Communications of the ACM, roˇcn´ık 21, ˇc. 12, 1978: s. 993–999. [14] PEARCE, S.: Viral Polymorphism. [online], [cit. 2008-03-13]. URL ˇ [15] PRIBYL, T.: Pozor! Soubor napaden neznám´ ym virem! [online], [cit. 2008-04-29]. URL [16] SCHLUTING, C.: Botnets: Who Really “0wns” Your Computers? [online], 1995, [cit. 2008-04-16]. URL [17] SHMATIKOV, V.; WANG, M.-H.: Measuring Relationship Anonymity in Mix Networks. In Proceedings of the 5 th ACM Workshop on Privacy in Electronic Society, 2006, ISBN 1-59593-556-8, s. 59–62. [18] STALLINGS, W.: Cryptography and Network Security: Principles and Practice c (3 rd Edition). Prentice Hall, 2003, ISBN 0130914290, 681 s. [19] STINSON, D. R.: Cryptography: Theory and Practice. CRC Press, 2005, ISBN 1584885084, 616 s. [20] SYVERSON, P.: A Taxonomy of Replay Attacks. In Proceedings of the 7 th IEEE Computer Security Foundations Workshop, 1994, s. 131–136. [21] TIPPETT, P. S.: The Kinetics of Computer Virus Replication: A Theory and Preliminary Survey. Safe Computing: Proceedings of the 4 th Annual Computer Virus and Security Conference, 1991: s. 66–87. [22] WEBER, M.; SCHMID, M.; SCHATZ, M.; aj.: A Toolkit for Detecting and Analyzing Malicious Software. In 18 th Annual Computer Security Applications Conference, Las Vegas, NV, USA, IEEE Computer Society, 2002, ISBN 0-7695-1828-1, s. 423–431. [23] WHITE, S. R.; KEPHART, J. O.; CHESS, D. M.: Computer Viruses: A Global Perspective. Proceedings of the 5 th Virus Bulletin International Conference, Boston, 1995. [24] YOUNG, A.: Cryptoviral Extortion Using Microsoft’s Crypto API: Can Crypto APIs Help the Enemy? International Journal of Information Security, roˇcn´ık 5, ˇc. 2, 2006: s. 67–76. [25] YOUNG, A.; YUNG, M.: Malicious Cryptography: Exposing Cryptovirology. c Indianapolis, Indiana: Wiley Publishing, Inc., 2004, ISBN 0-7645-4975-8, 392 s. [26] ZHU, Y.; FU, X.; BETTATI, R.; aj.: Anonymity Analysis of Mix Networks Against Flow-Correlation Attacks. In Proceedings of IEEE Global Communications Conference, St. Louis, MO, USA, IEEE Computer Society, 2005. [27] International Computer Security Association. [online], [cit. 2008-02-15]. URL 52

[28] Karatsuba Multiplication. [online], [cit. 2008-03-03]. URL [29] Microsoft Cryptographic Service Providers. [online], [cit. 2008-05-08]. URL [30] NIST: Recommendation for Block Cipher Modes of Operation. [online], [cit. 2008-4-25]. URL [31] NIST: Recommendation for Using Approved Hash Algorithms. [online], [cit. 2008-4-27]. URL [32] NSA: The Case for Elliptic Curve Cryptography. [online], [cit. 2007-12-15]. URL [33] RFC 1487: X.500 Lightweight Directory Access Protocol. [online], [cit. 2008-4-26]. URL [34] RFC 2821: Simple Mail Transfer Protocol. [online], [cit. 2008-03-03]. URL [35] RFC 4954: SMTP Service Extension for Authentication. [online], [cit. 2008-03-03]. URL [36] Register of Known Spam Operations. [online], [cit. 2008-04-28]. URL [37] The Threat – Rootkits. [online], [cit. 2008-03-16]. URL [38] Virus Primer. [online], [cit. 2008-04-29]. URL [39] Web Game Provides Breakthrough in Predicting Spread of Epidemics. [online], 2006, [cit. 2008-05-01]. URL [40] Where’s George? [online], [cit. 2008-05-01]. URL

53

Dodatek A

Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD Souˇcást´ı této pr´ ace je také datov´ y nosiˇc typu CD-ROM, kter´ y obsahuje veˇskeré zdrojové kódy vytvoˇrené v implementaˇcn´ı ˇcásti práce, vˇcetnˇe souboru Makefile slouˇz´ıc´ıho k bezproblémovému pˇrekladu do bin´ arn´ı podoby. CD-ROM obsahuje rovnˇeˇz elektronickou verzi tohoto dokumentu ve form´ atu PDF.

54

KRYPTOVIROLOGIE FAKULTA INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY DEPARTMENT OF INTELLIGENT SYSTEMS

Recommend Documents