文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.026
中文引用格式： 陶曉玲，伍欣，亢蕊楠. 基于樹(shù)莓派的隱蔽式滲透測(cè)試方法[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2016，42(6)：94-97.
英文引用格式： Tao Xiaoling，Wu Xin，Kang Ruinan. A raspberry pi based evasive penetration test approach[J].Application of Electronic Technique，2016，42(6)：94-97.
0 引言
自2010年Google報(bào)道“極光行動(dòng)”之后[1]，APT（Advanced Persistent Threat）攻擊便成為安全界熱議的話題。特別的針對(duì)性、高度的復(fù)雜性以及極強(qiáng)的隱蔽性是APT攻擊的主要特點(diǎn)[2]，從暗鼠行動(dòng)的魚(yú)叉式郵件釣魚(yú)攻擊，到夜龍行動(dòng)的多攻擊向量組合攻擊，再到震網(wǎng)病毒的多0day漏洞利用攻擊可見(jiàn)一斑。APT攻擊有愈演愈烈的趨勢(shì)，由于其隱蔽性的特點(diǎn)，導(dǎo)致其可在目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)期的潛伏而難以被發(fā)現(xiàn)，對(duì)信息安全造成了持續(xù)性的巨大危害，同時(shí)，這也是當(dāng)前安全防護(hù)與檢測(cè)的技術(shù)難點(diǎn)[3]。
PT（Persistent Threat）攻擊是APT攻擊的組成部分，相對(duì)于APT攻擊，其缺少?gòu)?fù)雜強(qiáng)大的針對(duì)性攻擊載荷，但其擁有隱蔽的通信手段，可通過(guò)偽裝、加密、混淆等技術(shù)實(shí)現(xiàn)攻擊代碼的隱藏與網(wǎng)絡(luò)后門(mén)的建立，能夠長(zhǎng)期對(duì)目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行信息竊取與主機(jī)操控等活動(dòng)[4]。例如Rootkit、后門(mén)程序以及一些僵尸網(wǎng)絡(luò)等攻擊屬于PT攻擊的范疇，而SQL注入、XSS、DDos等攻擊不屬于這一范疇。目前，針對(duì)APT/PT攻擊的滲透測(cè)試方法研究相對(duì)較少，由此本文針對(duì)其隱蔽性的特點(diǎn)進(jìn)行研究，以滲透測(cè)試的形式進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，為幫助安全人員了解攻擊者的意圖、看到系統(tǒng)的潛在威脅提供信息支持。
1 滲透測(cè)試模型
本文的滲透測(cè)試模型如圖1所示，模型主要由樹(shù)莓派、C&C服務(wù)器和Tor網(wǎng)絡(luò)三部分組成。其中，樹(shù)莓派是一款基于Linux系統(tǒng)的卡片式電腦，雖然只有信用卡的大小，卻具有電腦的所有基本功能。由于其具有極高的性價(jià)比以及很好的兼容性與可擴(kuò)展性，使得它成為物理后門(mén)植入載體的首選。滲透測(cè)試過(guò)程中，為其寫(xiě)入的是當(dāng)前最為流行的Kali Linux樹(shù)莓派定制版系統(tǒng)，其中集成了許多必要的滲透工具，為進(jìn)行滲透測(cè)試提供幫助[5]。C&C服務(wù)器使用具有公網(wǎng)IP的云服務(wù)器進(jìn)行模擬，并運(yùn)行Ubuntu 14.04 Server實(shí)例。Tor被安裝在一臺(tái)Ubuntu 14.04主機(jī)上，供滲透測(cè)試使用。
滲透測(cè)試工作流程如下：
(1)以一臺(tái)有root權(quán)限的實(shí)例作為C&C服務(wù)器；(2)配置樹(shù)莓派，并將其植入目標(biāo)環(huán)境；(3)樹(shù)莓派上電后，穿過(guò)防火墻限制，自動(dòng)與C&C服務(wù)器建立起持久的隱蔽隧道；(4)滲透人員與Tor網(wǎng)絡(luò)建立連接而獲得匿名；(5)滲透人員通過(guò)Tor網(wǎng)絡(luò)登陸到C&C服務(wù)器；(6)滲透人員通過(guò)C&C服務(wù)器對(duì)內(nèi)網(wǎng)環(huán)境的樹(shù)莓派進(jìn)行控制。
由此，滲透人員與樹(shù)莓派之間建立起了一條通信鏈路，滲透人員可向樹(shù)莓派發(fā)送操作指令，通過(guò)樹(shù)莓派對(duì)目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行持續(xù)的滲透測(cè)試。
2 隱蔽式隧道建立方法
本文采取反向SSH實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)C&C服務(wù)器對(duì)樹(shù)莓派的控制；使用Stunnel對(duì)SSH通信進(jìn)行加密，并將其偽裝成HTTPS流，從而避開(kāi)防火墻和IDS/IPS的攔截與檢測(cè)。
2.1 反向SSH隧道建立
反向SSH隧道建立有兩個(gè)目的：一方面是實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)C&C服務(wù)器對(duì)內(nèi)網(wǎng)樹(shù)莓派的Shell控制；另一方面利用SSH對(duì)數(shù)據(jù)流加密的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)控制信息的隱蔽[6]。其連接過(guò)程如圖2所示。
反向SSH連接建立過(guò)程如下：
(1)樹(shù)莓派向C&C服務(wù)器發(fā)起反向SSH請(qǐng)求；(2)通過(guò)認(rèn)證后，樹(shù)莓派與C&C服務(wù)器之間建立起了一條隧道，同時(shí)在C&C服務(wù)器的Port1端口上開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)，任何在C&C服務(wù)器上使用SSH連接Port1端口的用戶，將會(huì)反向連接到樹(shù)莓派上；(3)滲透人員登錄C&C服務(wù)器的SSH服務(wù)；(4)滲透人員通過(guò)SSH訪問(wèn)C&C服務(wù)器上的Port1監(jiān)聽(tīng)端口，從而獲得內(nèi)網(wǎng)中樹(shù)莓派root權(quán)限下的Shell；(5)對(duì)樹(shù)莓派的操作指令通過(guò)SSH隧道進(jìn)行發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)網(wǎng)樹(shù)莓派的控制。
自此，樹(shù)莓派與滲透人員之間相當(dāng)于建立起了一條VPN隧道， 隧道內(nèi)的信息對(duì)外不可見(jiàn)。
2.2 使用Stunnel對(duì)SSH進(jìn)行偽裝
SSH的數(shù)據(jù)包會(huì)被協(xié)議分析器解析出來(lái)，網(wǎng)絡(luò)管理人員通常為安全考慮，會(huì)禁止這類VPN隧道的建立與數(shù)據(jù)包的傳輸。為了達(dá)到更好的隱蔽性，本文使用Stunnel，將SSH流偽裝為HTTPS流。
在將SSH流偽裝成HTTPS流之前，需要對(duì)HTTPS的工作過(guò)程進(jìn)行一些分析。HTTPS是安全版的HTTP，它在HTTP下增加了SSL/TLS層，從而對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密，實(shí)現(xiàn)CA認(rèn)證功能，提高了使用的安全性。而Stunnel是一個(gè)為應(yīng)用程序之間進(jìn)行安全通信而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的自由跨平臺(tái)軟件，它使用OpenSSL庫(kù)，在應(yīng)用層下增加SSL/TLS層，完成客戶端與服務(wù)器之間的通信加密[7]，而這與HTTPS加密方式類似，本文利用這一特性，將SSH流偽裝成HTTPS流，其偽裝過(guò)程如圖3所示。
在為樹(shù)莓派和C&C服務(wù)器分別配置好Stunnel 客戶端和Stunnel服務(wù)器后，就可將SSH流偽裝為HTTPS流，其過(guò)程如下：
(1)樹(shù)莓派向本機(jī)Stunnel客戶端的監(jiān)聽(tīng)端口Port2發(fā)起反向SSH連接請(qǐng)求；
(2)樹(shù)莓派的Stunnel客戶端與C&C服務(wù)器的Stunnel服務(wù)器進(jìn)行SSL/TSL握手，握手成功后建立起Stunnel隧道，加密后的SSH數(shù)據(jù)包通過(guò)Stunnel隧道發(fā)送至C&C服務(wù)器的Stunnel服務(wù)器443監(jiān)聽(tīng)端口；
(3)C&C服務(wù)器的Stunnel服務(wù)器收到加密的SSH數(shù)據(jù)包，對(duì)其解密后，反向SSH連接請(qǐng)求被轉(zhuǎn)發(fā)到本機(jī)SSH服務(wù)的22端口；
(4)反向SSH請(qǐng)求成功后，C&C服務(wù)器在Port1端口開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)，并建立一個(gè)反向SSH隧道；
(5)滲透人員登錄C&C服務(wù)器的SSH服務(wù)；
(6)滲透人員通過(guò)反向SSH監(jiān)聽(tīng)端口，登錄樹(shù)莓派SSH服務(wù)；
(7)滲透人員向樹(shù)莓派發(fā)送的指令操作都被進(jìn)行兩次封包，并最終偽裝為HTTPS流。
3 匿名遠(yuǎn)程控制方法
滲透人員對(duì)樹(shù)莓派進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，會(huì)留下面包屑，容易被追蹤到，無(wú)法達(dá)到隱蔽的效果，由此，本文使用Tor網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匿名，并最終實(shí)現(xiàn)匿名的遠(yuǎn)程控制。
3.1 Tor匿名原理
Tor網(wǎng)絡(luò)主要由洋蔥代理（Onion Proxy，OP）、目錄服務(wù)器（Directory Server，DS）和洋蔥路由器（Onion Router，OR）三部分組成[8]。OP主要為T(mén)or用戶完成路由節(jié)點(diǎn)的選擇、電路（Circuit）建立、數(shù)據(jù)包發(fā)送與接收等代理工作；DS主要負(fù)責(zé)匯總Tor網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，并向OP發(fā)布最新的Tor路由節(jié)點(diǎn)列表；OR主要由Tor網(wǎng)絡(luò)志愿者組成，用于對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重路由，從而實(shí)現(xiàn)匿名效果。在Tor網(wǎng)絡(luò)建立連接的過(guò)程中，OP會(huì)隨機(jī)選擇3個(gè)可用的OR分別作為T(mén)or網(wǎng)絡(luò)的入口節(jié)點(diǎn)（Guard Node，GN）、中繼節(jié)點(diǎn)（Relay Node，RN）和出口節(jié)點(diǎn)（Exit Node，EN），在使用Diffie-Hellman依次進(jìn)行密鑰協(xié)商后，得到3個(gè)會(huì)話密鑰，并用其依次對(duì)消息進(jìn)行加密，最后OP將3次加密的數(shù)據(jù)包發(fā)送至GN。GN、RN和EN依次使用共享的會(huì)話密鑰對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解密，并發(fā)往下一跳，使得數(shù)據(jù)包最終由EN以明文的形式發(fā)送至目標(biāo)站點(diǎn)。數(shù)據(jù)包的返回，在依次經(jīng)過(guò)EX、RN和GN時(shí)，被各節(jié)點(diǎn)使用共享會(huì)話密鑰進(jìn)行加密，最終GN將3次加密的數(shù)據(jù)包發(fā)送給OP，OP再通過(guò)3個(gè)共享會(huì)話密鑰進(jìn)行依次解密，最后將得到的明文傳遞給Tor用戶。
由于入口節(jié)點(diǎn)只知道數(shù)據(jù)包的發(fā)送者，中繼節(jié)點(diǎn)不知道任何關(guān)鍵信息，而出口節(jié)點(diǎn)也僅知道數(shù)據(jù)包的接收者和明文信息，總之沒(méi)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獲得消息的發(fā)送者、消息的接收者和消息的內(nèi)容這一完整信息，也無(wú)法同時(shí)得到消息發(fā)送者和消息內(nèi)容這兩個(gè)關(guān)鍵信息的組合，從而實(shí)現(xiàn)了匿名。
3.2 匿名SSH實(shí)現(xiàn)
雖然Tor網(wǎng)絡(luò)主要用于匿名傳輸HTTP/HTTPS流，但只要是以TCP為傳輸層協(xié)議的應(yīng)用，都可以通過(guò)Tor網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，達(dá)到匿名效果。SSH是基于TCP上的應(yīng)用，故其數(shù)據(jù)流可通過(guò)Tor網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，但需要進(jìn)行端口轉(zhuǎn)發(fā)工作。要將SSH端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到Tor端口，可以使用Sock4/Socks5代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。本文在Ubuntu 14.04環(huán)境下，使用Proxychains代理工具，成功通過(guò)Tor網(wǎng)絡(luò)匿名傳輸SSH流，實(shí)現(xiàn)了匿名的遠(yuǎn)程控制。
4 滲透測(cè)試實(shí)驗(yàn)
首先，為了檢驗(yàn)本文提出的滲透方法的隱蔽性，通過(guò)在樹(shù)莓派上使用Wireshark工具，對(duì)樹(shù)莓派與C&C服務(wù)器之間的連接與通信數(shù)據(jù)包進(jìn)行捕獲，捕獲的數(shù)據(jù)包如圖4所示（黑底白字是樹(shù)莓派發(fā)送至C&C服務(wù)器的數(shù)據(jù)包，白底黑字的是反向數(shù)據(jù)包）。
由圖4可以看出，Wireshark沒(méi)有解析出任何的SSH數(shù)據(jù)包，SSH流已被偽裝成HTTPS流。較之于正常的HTTPS流，偽裝的HTTPS流內(nèi)包含惡意的控制流，而較之于常規(guī)的控制流，偽裝的HTTPS流由于內(nèi)部信息對(duì)外不可見(jiàn)，使其可避開(kāi)防火墻的攔截與IDS/IPS的檢測(cè)，而難以被發(fā)現(xiàn)，達(dá)到了隱蔽的效果。
接著，為了揭露本文提出的滲透測(cè)試方法可能會(huì)導(dǎo)致的威脅，故對(duì)此進(jìn)行滲透測(cè)試實(shí)驗(yàn)，為安全人員對(duì)此類攻擊的識(shí)別與防范提供參考。滲透測(cè)試流程圖如圖5所示。
滲透測(cè)試過(guò)程中，首先將樹(shù)莓派偽裝成一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)[9]，可用于家庭或企業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理；其次，使用本文提出的隱蔽式滲透方法為樹(shù)莓派植入后門(mén)，同時(shí)編寫(xiě)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)項(xiàng)腳本程序，利用SSH公鑰認(rèn)證、autossh自動(dòng)重連功能，實(shí)現(xiàn)樹(shù)莓派一經(jīng)上電聯(lián)網(wǎng)，即刻與C&C服務(wù)器建立起隱蔽的穩(wěn)固隧道；再者，將樹(shù)莓派置于一臺(tái)已聯(lián)網(wǎng)的路由器后上電，并在路由器網(wǎng)絡(luò)外，使用一臺(tái)配置好的Ubuntu主機(jī)，通過(guò)Tor網(wǎng)絡(luò)匿名控制樹(shù)莓派；最后，利用樹(shù)莓派進(jìn)行拍照、錄像以及文件回傳等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控錄像的竊取與篡改，并利用nmap對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行掃描，開(kāi)始實(shí)施橫向擴(kuò)展攻擊。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解到，雖然該類攻擊相對(duì)隱蔽，可避開(kāi)常規(guī)的防御檢測(cè)，但可以通過(guò)加強(qiáng)對(duì)進(jìn)出人員的管理，以及使用正規(guī)渠道獲得的電子設(shè)備，來(lái)減少遭受到此類攻擊的可能性。同時(shí)，可以通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵位置進(jìn)行定期的物理排查，以及對(duì)內(nèi)網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行異常流檢測(cè)等措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)攻擊源，以減少損失。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文闡述了一種基于樹(shù)莓派的隱蔽式滲透測(cè)試方法，該方法通過(guò)對(duì)樹(shù)莓派進(jìn)行配置與植入，對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密與偽裝，對(duì)滲透人員的操作進(jìn)行匿名，最終實(shí)現(xiàn)一種基于樹(shù)莓派的PT攻擊。實(shí)驗(yàn)表明，網(wǎng)絡(luò)的安全不應(yīng)只關(guān)注對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊界的防御，還應(yīng)了解潛在的物理漏洞可能導(dǎo)致的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)通過(guò)對(duì)攻擊的理解，更好地提高網(wǎng)絡(luò)的安全。
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