APT攻防的溯源與反溯源技術(shù)
作者｜高尉峰，單位：中移雄安產(chǎn)業(yè)研究院智慧城市平臺部
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近年來，高級可持續(xù)性威脅（APT）大幅增加，多個國家都受到了來自APT組織的攻擊，網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)也愈演愈烈，對企業(yè)安全和國家安全造成了重大威脅。APT溯源與反溯源技術(shù)對于APT攻擊的防御有著舉足輕重的作用，攻擊事件發(fā)生后，溯源是應(yīng)急響應(yīng)過程中的核心環(huán)節(jié)，對攻擊行為能否準(zhǔn)確溯源，直接決定應(yīng)急響應(yīng)的安全加固措施是否有效。知己知彼才能百戰(zhàn)不殆，所以本文針對APT攻擊的特征、溯源和反溯源技術(shù)做一個全面的講解。
1什么是APT攻擊？
高級可持續(xù)性威脅（APT），是指隱匿而持久的主機(jī)入侵過程，通常出于商業(yè)或政治動機(jī)，由某些人員精心策劃，然后針對特定組織或國家進(jìn)行攻擊，該攻擊的主要特征是能夠持續(xù)監(jiān)控靶機(jī)，并從靶機(jī)獲取數(shù)據(jù)。
1.1 APT攻擊與傳統(tǒng)攻擊的區(qū)別
- 組織性：APT攻擊通常是由一個組織發(fā)起的攻擊，可能具有軍事或政治目的，會與國家關(guān)聯(lián)在一起，背后往往有雄厚的資金支持；而傳統(tǒng)的攻擊通常是由黑客個人發(fā)起，沒有嚴(yán)密的組織。
- 目標(biāo)針對性：APT組織不會盲目攻擊，通常會針對性的選擇一個攻擊目標(biāo)，該目標(biāo)往往具有軍事、政治、經(jīng)濟(jì)上的較高價值。而傳統(tǒng)的攻擊通常采用“大水漫灌”式的無差別攻擊手段。
- 攻擊戰(zhàn)術(shù)：APT攻擊的樣本變種多且升級頻繁，同時利用零日漏洞進(jìn)行樣本的投遞，使得基于特征匹配的傳統(tǒng)防御技術(shù)很難有效檢測出攻擊；而傳統(tǒng)的攻擊大多使用流量泛洪或者已知漏洞進(jìn)行攻擊。
- 隱蔽性：APT攻擊使用加密隧道進(jìn)行通信，具有較強(qiáng)的隱蔽能力，基于流量檢測的防御很難發(fā)揮作用；而傳統(tǒng)的攻擊未使用加密隧道進(jìn)行敏感信息竊取。
- 持續(xù)時間：APT攻擊往往會持續(xù)數(shù)年的時間。而傳統(tǒng)的攻擊持續(xù)時間較短，漏洞利用成功后不會給靶機(jī)留下后門程序。
下圖表示APT攻擊常用的戰(zhàn)術(shù)：
1.2 APT攻擊步驟
- 情報收集：攻擊者使用魚叉式釣魚攻擊、google搜索引擎、掃描工具、社會工程學(xué)手段尋找靶機(jī)的信息，該信息包含域名，子域名，ip地址，已知漏洞等等。
- 資源開發(fā)：攻擊者會購買、租賃可使用的基礎(chǔ)設(shè)施。包括物理或云服務(wù)器、域名和第三方Web服務(wù)、僵尸網(wǎng)絡(luò)等等。
- 初始訪問：攻擊者利用0 day漏洞、N day漏洞攻擊軟件供應(yīng)鏈，達(dá)到利用靶機(jī)漏洞的目標(biāo)。
- C2通信：給靶機(jī)投遞樣本，從而使得C2服務(wù)器和靶機(jī)建立通信加密隧道。
- 橫向移動：攻擊者通過C2服務(wù)器對內(nèi)網(wǎng)中的主機(jī)進(jìn)行橫向滲透，最終拿下內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的控制權(quán)，同時給靶機(jī)留下后門程序，便于持續(xù)攻擊。
- 資產(chǎn)發(fā)現(xiàn)：使用掃描工具掃描內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的指紋信息，比如ip，開放端口，未修復(fù)的已知漏洞。
- 數(shù)據(jù)泄露：攻擊者會將靶機(jī)敏感信息壓縮、加密，然后通過加密隧道竊取。
下圖展示了橫向運動的過程，V代表C2服務(wù)器，紅線左側(cè)代表公網(wǎng)，紅線右側(cè)代表內(nèi)網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)中的四臺主機(jī)只有192.73.1.19可以與公網(wǎng)通信，其他三臺主機(jī)均與公網(wǎng)隔離，但是C2服務(wù)器通過打通內(nèi)網(wǎng)路由的方式成功控制了內(nèi)網(wǎng)的四臺主機(jī)。
2什么是APT攻擊溯源？
通過攻擊溯源，我們可以確定源IP或媒介IP，及其對應(yīng)的攻擊路徑，從而制定更有針對性的防護(hù)或?qū)Σ撸瑢崿F(xiàn)主動防御。安全業(yè)界常見的溯源方式是基于防火墻和流量檢測技術(shù)，但是這種溯源方式存在誤報率高，單點安全告警無法聯(lián)動，無法還原完整攻擊鏈的問題，但是APT攻擊溯源能夠解決上述問題。APT攻擊溯源主要分析以下三個問題：
- Why：黑客為什么能攻擊進(jìn)來，黑客采用了哪些攻擊手段，哪些黑客工具。
- Who：確定攻擊者的身份、個人信息以及網(wǎng)絡(luò)指紋。
- Where：發(fā)現(xiàn)安全事件的軌跡，找出攻擊者的歷史軌跡。
3如何實現(xiàn)APT攻擊的溯源？
APT溯源的過程類似警方破案的過程，溯源需要證據(jù)，不能靠猜測。常見的溯源技術(shù)如下：
3.1 對APT組織畫像
3.2 通過IOC（特征值）進(jìn)行攻擊溯源
- 0 day，N day漏洞，web漏洞，主機(jī)漏洞，容器漏洞等等；
- 異常流量；
- 樣本（病毒，蠕蟲，木馬等等）；
- 攻擊ip地址，受害ip地址；
- 高危端口；
- 惡意進(jìn)程及其調(diào)用鏈；
- 主機(jī)日志；
- DNS解析歷史；
3.3 通過沙箱進(jìn)行攻擊溯源
為解決特征匹配對新型攻擊的滯后性而產(chǎn)生的解決方案。其原理是將實時流量先引入沙箱，通過對沙箱的文件系統(tǒng)、進(jìn)程、注冊表、網(wǎng)絡(luò)行為實施監(jiān)控，判斷流量中是否包含惡意代碼。同傳統(tǒng)的特征匹配技術(shù)相比，沙箱方案對未知惡意代碼具有較好的檢測能力，但其難點在于模擬的客戶端類型是否全面，如果缺乏合適的運行環(huán)境，會導(dǎo)致流量中的惡意代碼在檢測環(huán)境中無法觸發(fā)，造成漏報。
3.4 通過異常行為進(jìn)行攻擊溯源
其原理是通過對網(wǎng)絡(luò)中的正常行為模式建模。核心技術(shù)包括元數(shù)據(jù)提取、正常行為建模和異常檢測算法。該方案同樣能夠檢測未知攻擊。
3.5 通過全流量審計進(jìn)行攻擊溯源
其原理是對鏈路中的流量進(jìn)行深層次的協(xié)議解析和應(yīng)用還原，識別其中是否包含攻擊行為。檢測到可疑攻擊行為時，在全流量存儲的條件下，回溯分析相關(guān)流量，例如可將包含的http訪問、下載的文件、及時通信信息進(jìn)行還原，協(xié)助確認(rèn)攻擊的完整過程。這種方案具備強(qiáng)大的事后溯源能力和實時檢測能力，是將安全人員的分析能力、計算機(jī)強(qiáng)大的存儲能力和運算能力相結(jié)合的解決方案。
3.6 樣本溯源
樣本的靜態(tài)特征有語言、pdb、字符串等，pdb文件主要存儲了VS調(diào)試程序時所需要的基本信息，主要包括源文件名、變量名、函數(shù)名、FPO(幀指針)、對應(yīng)的行號等等。可以通過樣本的聚類和同源分析，ip、domain、url、md5等的關(guān)聯(lián)實現(xiàn)溯源。
3.7 溯源案例分析
WannaCry勒索攻擊是2017年5月由WannaCry蠕蟲發(fā)起的全球網(wǎng)絡(luò)攻擊，該攻擊通過加密數(shù)據(jù)并要求以比特幣加密貨幣支付贖金。
通過樣本溯源和流量分析就能準(zhǔn)確定位WannaCry勒索攻擊，分析方法如下：
- 對比WannaCry1.0和WannaCry2.0的樣本信息，可以確定樣本歸屬于同一攻擊組織。
- 如果內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的445端口建立了大量連接，說明WannaCry蠕蟲正在橫向移動，從而證明內(nèi)網(wǎng)已經(jīng)被WannaCry蠕蟲感染。
4如何實現(xiàn)APT攻擊的反溯源？
“道高一尺，魔高一丈”，既然有溯源技術(shù)，那就肯定有反溯源技術(shù)。對于APT組織來說，通信信道的隱蔽性直接決定了是否能夠持續(xù)攻擊，如果缺少隱蔽性，就需要不斷開發(fā)樣本，因此會提高攻擊成本，下面介紹一種通過端口映射隱藏攻擊ip的方法。
- 通過隧道將C2服務(wù)器回連端口映射到其他公網(wǎng)地址，從而隱藏C2服務(wù)器真實ip，隧道最好采用https，可以加強(qiáng)通信的隱蔽性。
- 通過CS軟件控制內(nèi)網(wǎng)靶機(jī)，下圖表示靶機(jī)已經(jīng)被控制。
- 在靶機(jī)上通過網(wǎng)絡(luò)連接查看攻擊ip，發(fā)現(xiàn)C2服務(wù)器的ip已經(jīng)被隱藏，靶機(jī)顯示的目標(biāo)ip是偽造的公網(wǎng)ip。
5如何防御APT攻擊？
目前安全業(yè)界比較流行的防御APT思路如下：
- 采用機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來發(fā)現(xiàn)APT行為，典型的公司是FireEye；該方法的優(yōu)勢是能夠快速分析出同源樣本以及樣本的歸屬組織，劣勢是需要海量的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，很多企業(yè)沒有海量的樣本數(shù)據(jù)來訓(xùn)練模型。
- 采用數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)防泄密(DLP)來防止敏感數(shù)據(jù)外泄，典型的公司是賽門鐵克；該方法的優(yōu)勢是可以最大程度的保證數(shù)據(jù)安全，而且容易操作，劣勢是敏感數(shù)據(jù)分類分級的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致防泄密策略不明確。
- 采用身份認(rèn)證和用戶權(quán)限管理技術(shù)，嚴(yán)格管控內(nèi)網(wǎng)對核心數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的訪問，典型的公司是RSA。該方法的優(yōu)勢是可以降低樣本橫向移動的可能性，劣勢是網(wǎng)絡(luò)的微隔離可能影響業(yè)務(wù)訪問速度。
- 采用應(yīng)用程序白名單和域白名單，通過白名單控制網(wǎng)絡(luò)訪問的域以及用戶安裝的應(yīng)用程序，該方法對防御樣本在靶機(jī)上的執(zhí)行非常有效。該方法的優(yōu)勢是可以有效防止樣本執(zhí)行，劣勢是可能導(dǎo)致正常的程序無法運行。
