基于shellcode检测的缓冲区溢出攻击防御技术研究

缓冲区溢出攻击对计算机和网络安全构成极大威胁。从缓冲区溢出攻击原理和shellcode实现方式出发，提出针对shellcode的溢出攻击防御技术。描述shellcode获取控制权前后，从代码特点、跳转方式及shellcode恶意功能实现过程等方面入手，检测并阻止shellcode以对抗溢出攻击的几种技术。最后对这些技术的优缺点进行比较分析，指出其中较为优秀的方法，并就更全面提高系统安全性提出了一些建议。     

Windows系统下缓存区溢出攻击实现与防范

本文简要介绍了缓存区溢出产生原因及利用其进行攻击的原理,并结合在Windows 2000系统下进行的缓存区溢出攻击实验深入分析了其中的关键技术,着重介绍了shellcode的编写.最后给出了应对缓存区溢出攻击的防范策略.     

基于段长限制的缓冲区溢出保护

为防范缓冲区溢出攻击,在Intel 32位CPU及Windows系统下实现了不可执行堆栈。设计了一个内核驱动程序,将应用程序的堆栈移动到代码区的上部,并修改代码段的限长将堆栈区排除在代码段之外。堆栈中的攻击代码被执行时,CPU就会触发一个保护异常,攻击代码不能继续执行。这种方法能够防范各种已知及未知的堆栈溢出攻击,性能开销低于基于页的防护方式。     

典型Shellcode引擎特征检测方法研究

通用的shellcode引擎大都采用特定运算对shellcode进行编码,使得shellcode具有规避传统的代码特征检测系统的能力。为了检测具有规避传统检测能力的shellcode,深入分析目前典型shellcode引擎的工作原理,在此基础上研究引擎产生shellcode的代码特征和行为特征,进而提出了基于这两类特征的针对性综合检测方法。实验结果表明,这种综合检测方法可以针对性地、有效地检测并阻止这类shellcode的执行,同时对其它shellcode也能实现一定程度上的检测,而且虚警和漏警率为0。该检测系统对恶意代码的检测具有一定的应用价值。     

典型Shellcode引擎特征检测方法研究

通用的shellcode引擎大都采用特定运算对shellcode进行编码,使得shellcode具有规避传统的代码特征检测系统的能力。为了检测具有规避传统检测能力的shellcode,深入分析目前典型shellcode引擎的工作原理,在此基础上研究引擎产生shellcode的代码特征和行为特征,进而提出了基于这两类特征的针对性综合检测方法。实验结果表明,这种综合检测方法可以针对性地、有效地检测并阻止这类shellcode的执行,同时对其它shellcode也能实现一定程度上的检测,而且虚警和漏警率为0。该检测系统对恶意代码的检测具有一定的应用价值。     

利用核心态钩挂技术防止代码注入攻击

为防止代码注入攻击,利用钩挂技术来监视有关的API函数调用十分必要。由于Windows NT系统中存在着严格的进程隔离机制,此种钩挂要在核心态下才有效。提出并讨论了实现此种技术的一种简便的方法。实践表明,在Windows XP系统条件下,利用它能够成功阻止木马利用代码注入实现攻击。     

Windows系统缓冲区溢出研究

利用缓冲区溢出漏洞进行攻击越来越普遍,文章对缓冲区溢出原理进行了分析,重点从正确构造溢出字符串、设置跳转指令地址和加载shellcode中系统函数这三个方面对利用Windows系统缓冲区溢出漏洞的技术难点进行了剖析,并给出了解决方法,最后对缓冲区溢出的保护方法进行了总结。     

使用动态二进制翻译防止代码植入攻击

论文主要介绍了代码植入攻击的原理及其防范，并讨论了如何将动态二进制翻译应用于代码植入攻击的防范．介绍了两种方法：带外返回地址验证和系统调用沙盒。     

Windows系统中缓冲区溢出原理和防范措施研究

通过对一个Windows缓冲区溢出程序的详细调试分析，深入研究了Windows系统中缓冲区溢出的机制和具体流程，指出了缓冲区溢出攻击的基本原理，并提出了防范缓冲区溢出攻击的有效措施．     

基于人工免疫理论的Shellcode检测方法

Shellcode是缓冲区溢出漏洞攻击的核心代码部分,往往嵌入到文件和网络流量载体中。针对特征码匹配等检测手段存在时间滞后、准确率低等问题,结合人工免疫理论,提出一种采用实值编码的shellcode检测方法。收集shellcode样本并进行反汇编,利用n-gram模型对汇编指令序列提取特征生成抗原,作为免疫系统未成熟检测器来源,之后经历阴性选择算法的免疫耐受过程,生成成熟检测器。对检测器进行克隆和变异,繁衍出更加优良的后代,提高检测器的多样性和亲和度。实验结果表明,该方法对非编码shellcode和多态shellcode均具有较高的检测准确率。     

Network-level polymorphic shellcode detection using emulation

Significant progress has been made in recent years towards preventing code injection attacks at the network level. However, as state-of-the-art attack detection technology becomes more prevalent, attackers are likely to evolve, employing techniques such as polymorphism and metamorphism to defeat these defenses. A major outstanding question in security research and engineering is thus whether we can proactively develop the tools needed to contain advanced polymorphic and metamorphic attacks. While recent results have been promising, most of the existing proposals can be defeated using only minor enhancements to the attack vector. In fact, some publicly-available polymorphic shellcode engines are currently one step ahead of the most advanced publicly-documented network-level detectors. In this paper, we present a heuristic detection method that scans network traffic streams for the presence of previously unknown polymorphic shellcode. In contrast to previous work, our approach relies on a NIDS- embedded CPU emulator that executes every potential instruction sequence in the inspected traffic, aiming to identify the execution behavior of polymorphic shellcode. Our analysis demonstrates that the proposed approach is more robust to obfuscation techniques like self-modifications compared to previous proposals, but also highlights advanced evasion techniques that need to be more closely examined towards a satisfactory solution to the polymorphic shellcode detection problem.     

Dynamic emulation based modeling and detection of polymorphic shellcode at the network level

It is a promising way to detect polymorphic shellcode using emulation method. However, previous emulation-based approaches are limited in their performance and resilience against evasions. A new enhanced emulation-based detection approach is proposed, including an automaton-based model of the dynamic behavior of polymorphic shellcode and a detection algorithm, the detection criterion of which is derived from that model and ensures high detection accuracy. The algorithm also contains several optimization techniques, highly improving the running performance and the resilience against detection evasion shellcode. We have implemented a prototype system for our approach. The advantages of our algorithm are validated by the experiments with real network data, polymorphic shellcode samples generated by available polymorphic engines and hand-crafted detection evasion shellcode.     

On the infeasibility of modeling polymorphic shellcode

Current trends demonstrate an increasing use of polymorphism by attackers to disguise their exploits. The ability for malicious code to be easily, and automatically, transformed into semantically equivalent variants frustrates attempts to construct simple, easily verifiable representations for use in security sensors. In this paper, we present a quantitative analysis of the strengths and limitations of shellcode polymorphism, and describe the impact that these techniques have in the context of learning-based IDS systems. Our examination focuses on dual problems: shellcode encryption-based evasion methods and targeted “blending” attacks. Both techniques are currently being used in the wild, allowing real exploits to evade IDS sensors. This paper provides metrics to measure the effectiveness of modern polymorphic engines and provide insights into their designs. We describe methods to evade statistics-based IDS sensors and present suggestions on how to defend against them. Our experimental results illustrate that the challenge of modeling self-modifying shellcode by signature-based methods, and certain classes of statistical models, is likely an intractable problem.     

数字水印中的解释攻击及其解决方案

数字水印主要用于数字作品的版权保护,解释攻击是数字水印攻击的主要手段之一,详细介绍了如何利用时戳机制,公证机制,单向水印机制来对抗解释攻击,以及各种解决方案优劣特性,并在此基础上,提出了一种能够较好抵抗解攻击的数字水印模型,该模型能够避免由于解释攻击引起的无法仲裁的版权纠纷的出现,并允许版权所有者在一个比较宽松的环境下为作品添加水印。     

基于XML Schema技术网页安全防护机制的研究

提出了一种基于XML Schema 技术的网页安全防护机制,可解决网页中用户输入数据缺乏验证机制而导致应用层级的安全攻击.该防护机制通过描述网页输入数据的特性,将输入数据转换为XML Document,判断有无应用层级的安全攻击并采取防护措施,为网站开发提供有效而又方便的安全保障.     

Windows系统下缓存区溢出攻击实现与防范

本文简要介绍了缓存区溢出产生原因及利用其进行攻击的原理,并结合在Windows2000系统下进行的缓存区溢出攻击实验深入分析了其中的关键技术,着重介绍了shell-code的编写。最后给出了应对缓存区溢出攻击的防范策略。     

一种动态口令身份认证协议的设计与研究

动态口令用户认证机制是当前身份认证技术发展的一个重要方面,在分析了SAS-2和2GS两种动态口令用户认证协议的基础上,提出了一种更安全的动态口令用户认证协议。该协议不仅能有效地抵御SAS-2协议不能抵御盗取验证因子的攻击,而且纠正了2GS协议不能实现双向认证和抵御拒绝服务攻击的缺陷,有效地保护了用户的信息,提高了网络安全。     

基于内存的漏洞缓解关键技术研究

随着漏洞挖掘技术日渐成熟,每年新增漏洞数量逐步增加。从操作系统以及编译器层面来说,为了提高内存保护的安全性,对抗漏洞利用的缓解措施也在不断完善。文章介绍了近年来比较成熟的基于内存的漏洞关键缓解技术,包括GS编译选项技术、SEH安全校验机制、堆数据保护机制、DEP技术以及ASLR技术。GS编译选项技术和SEH安全校验机制能够有效遏制针对栈数据的攻击;堆数据保护机制为堆溢出增加了更多限制;DEP技术能够对内存执行额外检查以防止恶意代码在系统中执行;ASLR技术通过对关键地址的随机化使一些堆栈溢出手段失效。文章还指出了这些防护措施所存在的不足,并据此从攻击者的角度介绍了针对这几种缓解措施的攻击思路。针对漏洞缓解技术,文章指出未来必须考虑的是如何弥补在抵御复合向量攻击方面的不足,如何完善旁路保护。     

通用代码Shell化技术研究

代码Shell化技术是一种实现程序从源码形态到二进制形态的程序变换技术。该技术可用于实现Shellcode生成,生成包括漏洞利用过程中的Shellcode及后渗透测试过程中的功能性Shellcode。文中形式化地描述了程序中代码与数据的关系,提出了一种基于LLVM(Low Level Virtual Machine)的通用程序变换方法,该方法可用于实现操作系统无关的代码Shell化。该技术通过构建代码内置全局数据表和添加动态重定位代码,将代码对数据的绝对内存地址访问转化为对代码内部全局数据表的相对地址访问,重构了代码与数据之间的引用关系,解决了代码执行过程中对操作系统重定位机制依赖的问题,使得生成的Shellcode代码具有位置无关特性。在验证实验中,使用适用于不同操作系统的不同规模的工程源码对基于该技术实现的Shellcode生成系统进行了功能测试,并对比了Shell化前后代码功能的一致性、文件大小、函数数量和运行时间,实验结果表明基于该技术的Shellcode生成系统功能正常,具有较好的兼容性和通用性。