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Análisis de tráfico de red Patrones normales Vs. Ataques

Análisis de tráfico de red Patrones normales Vs. Ataques. Jeimy J. Cano, Ph.D Universidad de los Andes jcano@uniandes.edu.co. Agenda. Introducción Conceptos básicos de TCP/IP Paquete IP Paquete TCP Breves ideas sobre fragmentación Introducción a TCPDump/Windump Sniffers

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Análisis de tráfico de red Patrones normales Vs. Ataques

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  1. Análisis de tráfico de redPatrones normales Vs. Ataques Jeimy J. Cano, Ph.D Universidad de los Andes jcano@uniandes.edu.co

  2. Agenda • Introducción • Conceptos básicos de TCP/IP • Paquete IP • Paquete TCP • Breves ideas sobre fragmentación • Introducción a TCPDump/Windump • Sniffers • Convenciones para analizar resultados • Patrones • Normales • Anormales - Ataques

  3. Agenda • Firmas y filtros • Conceptos • IDS - Intrusion Detection Systems • Limitaciones de las firmas • Falsos Positivos • Falsos Negativos • Ejercicios de análisis • Reflexiones • Referencias

  4. Introducción • La evolución de los ataques a las infraestructuras computacionales cada vez más son más sofisticados. • Se requiere un entendimiento más detallado de los ataques y sus consecuencias. • Los analistas de seguridad no tienen tiempo para desarrollar habilidades sobre análisis de tráfico de red. Sistemas IDS • La ventana de exposición se hace cada vez mayor: Descubrimiento de la falla Vs. Generación del parche. • Desarrollo de estrategias para análisis de registros de log. • Entrenamiento especializado que detalle las características técnicas de los protocolos de comunicaciones, particularmente TCP/IP.

  5. Conceptos básicos de TCP/IP

  6. Conceptos básicos de TCP/IP APLICACIÓN DE RED Aplicación Aplicación Servicios de aplicación Presentación Presentación Sesión Sesión TCP UDP Transporte Transporte IP ICMP Red Red Servicios de Red ARP RARP Enlace de datos Enlace de datos Físico Físico

  7. Version Precedencia Tipo de Servicio Tamaño del Datagrama Tamaño Cabecera Desplazamiento del segmento Banderas Identificación Suma de control de la cabecera Tiempo de vida Protocolo Dirección ORIGEN Dirección DESTINO OPCIONES Ruta de origen estricta Marcas de tiempo Seguridad Rellenos DATOS Conceptos básicos de TCP/IPProtocolo IP

  8. Conceptos básicos de TCP/IPProtocolo IP TRÁFICO TOMADO CON HOPPA ANALYZER --- Packet received: 22:26:43.16 --- Length: 0062 --- Assigned number: 00000 --- MAC destination: 01:00:5E:00:00:02 MAC source: 00:B0:C2:F5:4B:E4 Frametype: Ethernet II, Protocol field: 0800h Protocol: IP IP 4 bits IP version: 4h IP 4 bits Header length: 5h IP 8 bits Type of service: C0h IP 16 bits Total length: 0048d IP 16 bits Identification: 0000h IP 3 bits Flags: 0h IP 13 bits Fragment Offset: 0000h IP 8 bits TTL: 02h IP 8 bits Protocol type: UDP = 11h IP 16 bits Header Checksum: 2801h IP source address: XX.YY.17.253 IP destination address: ZZZ.0.0.2 HEX data: ASCII data: 07 C1 07 C1 00 1C 5F 06 00 00 08 01 03 64 01 00 63 69 73 63 ......_......d..cisc 6F 00 00 00 9D FD 11 01 o....... --------------------------------------------------------------------------------

  9. Conceptos básicos de TCP/IPProtocolo TCP Puerto ORIGEN Puerto DESTINO Número de Secuencia Número de confirmación Tamaño Cabecera Reservado Ventana Banderas Suma de control Puntero Urgente OPCIONES DATOS

  10. Conceptos básicos de TCP/IPProtocolo TCP TRÁFICO TOMADO CON WINDUMP attacker.23616 > target.53: S 4076745461:4076745461(0) win 8760 <mss 1460> target.53 > attacker.23616: S 2085251122:2085251122(0) ack 4076745462 win 1024 <mss 1460> (DF) attacker.23616 > target.53: . ack 1 win 8760 (DF) attacker.23616: Puerto ORIGEN target.53: Puerto DESTINO S: Bandera de SYN 4076745461:4076745461 Número de secuencia. Se utiliza para ordenar los datos recibidos. (0): Número de bytes enviados en el paquete. win 8760: Ventana. Buffer que se esta recibiendo en bytes de attacker mss 1460: Maximun Segment Size (Campo OPCIONES) Indicar el tamaño del mayor trozo de datos que se puede recibir (y reensamblar) en un flujo. Informa que la red física en la que esta attacker no debería recibir más de 1460 bytes de TCP (20 bytes encabezado IP + 20 bytes de encabezado TCP+1460 bytes = 1500 Bytes, que es la MTU de Ethernet. ack 4076745462 Acusa recibo de la conexión. 4076745461+ 1= 4076745462 . ack 1 ACK final e independiente a target. (DF) No fragmentado.

  11. Conceptos básicos de TCP/IPFragmentación • Cuándo? • Se produce cuando un datagrama IP que viaja por una red tiene que atravesar una red con una unidad de transmisión máxima (MTU) que es menor que el tamaño del datagrama. • EJEMPLO: • MTU de un datagrama IP para Ethernet es 1500 bytes • Si un datagrama es mayor de 1500 bytes y necesita atravesar una red Ethernet, necesita ser framentado por medio de un enrutador que se dirija a la red Ethernet. • Qué información se necesita para reconstruir el paquete? • No. identificación del fragmento. • Información del lugar dentro del paquete inicial • Información sobre longitud de datos transportados por el fragmento. • Indicador sobre si existen mas fragmentos.

  12. Conceptos básicos de TCP/IPFragmentación TRÁFICO TOMADO CON WINDUMP attack.org > mynet.com: icmp: echo request (frag 21233:1480@+) attack.org > mynet.com: (frag 21233:1480@1480+) attack.org > mynet.com: (frag 21233:1480@2960) icmp: echo request Petición de echo request a mynet.com (frag 21233:1480@+) Fragmento No. 21233 seguido de dos puntos. Luego, Longitud de datos del fragmento actual: 1480, seguid por una arroba, luego el desplazamiento de datos (0 pues es el primer fragmento, más el signo +, que indica la presencia de más fragmentos. (frag 21233:1480@1480+) Note que se omite la identificación del paquete. El indicador sigue encendido en el paquete IP, pero no se presenta en windump. El signo + advierte que vienen más fragmentos. (frag 21233:1480@2960) Fragmento No. 21233 seguido de dos puntos. Luego, Longitud de datos del fragmento actual: 1480, seguid por una arroba, luego el desplazamiento de datos:2960. No aparece signo +, lo que sugiere que no hay más fragmentos.

  13. Introducción a TCPDump/Windump

  14. Introducción a TCPDump/WindumpSniffers - Escuchas electrónicas • Definición • Sniffer es un método de ataque pasivo por medio del cual un equipo captura información que circula de un medio físico, independientemente de si ésta se encuentra destinada a su MAC. Tomado de: www.hackersinc.com/hacking/sniffers.html • Objetivos • Observar los patrones del tráfico de la red. • Identificar las direcciones IP origen y destino de los paquetes IP. • Determinar relaciones entre máquinas y servicios. • Capturar información crítica que permita el acceso a otros recursos de la red. • Capturar información confidencial que circula a través de la red. • Obtener información sin generar rastros.

  15. Introducción a TCPDump/WindumpWindump • Consideraciones • Sniffer para Windows, creado en el Instituto Politécnico de Torino en Italia. Http://netgroup-serv.polito.it/windump • Captura: • UDP, ICMP, ARP, TCP • http, snmp, nntp, pop, ftp, imap (internet message access protocol) • Requisitos de instalación • Packet Driver - Según si es NT o 2000 • Ejecutable: windump.exe • Sintáxis • windump -n -S -v • -n Mostar la dirección IP en lugar del nombre del equipo • -S Mostrar número de secuencia • -v Verbose • windump host <nombre_equipo> • Sólo revisa el tráfico desde y hacia el host descrito.

  16. Introducción a TCPDump/WindumpWindump • Convenciones 13:50:13.205539 ATTACK01-093695.1363 > gserv.zdnet.com.80: F 27982697:27982697(0) ack 1496615818 win 8553 (DF) Estampilla de tiempo: 13:50:13.205539 IP y Puerto fuente: ATTACK01-093695.1363 IP y puerto destino: gserv.zdnet.com.80 F 27982697:27982697(0) ack 1496615818 F Flag de fin de transmisión 27982697:27982697(0) Número de secuencia.(0) No datos ack 1496615818: Acuse en sincronización esperado win 8553: Tamaño de la ventana. Don’t Fragment Bit Presente?: (DF)

  17. Patrones de tráfico de Red

  18. Patrones de tráficoNormales • FTP 1. 11:46:14.212003 maq1.hack.com.1053 > flood.victim.com.21: S 1884312222:1884312222(0) 2. 11:46:14.212003 flood.victim.com.21> maq1.hack.com.1053: S 3113925437: 3113925437 (0) ack 1884312223 3. 11:46:14.212003 maq1.hack.com.1053 > flood.victim.com.21: . ack 1 4. 11:46:14.212003 flood.victim.com.21> maq1.hack.com.1053: P 1:24 (23) ack 1 5. 11:46:14.212003 maq1.hack.com.1053 > flood.victim.com.21: . ack 24 • Conexión FTP • Sincronización de tres sentidos - (1,2,3) • Transmisión de mensaje de bienvenida - (4, 5)

  19. Patrones de tráficoNormales • DNS - Solicitud de resolución de la dirección www.sans.org 1. host.my.com.1716 > dns.my.com.53: 1+ (35) 2. dns.my.com.53 > h.root-servers.net.53: 12420 (30) (DF) 3. h.root-servers.net.53>dns.my.com.53: 12420 - 0/3/3 (153) (DF) 4. dns.my.com.53>server1.sans.org.53 12421+ (30) (DF) 5. server1.sans.org.53> dns.my.com.53:12421* 1/3/3 (172) 6. dns.my.com.53>host.my.com.1716: 1* 1/3/3 Tráfico tomado de: Northcutt y Novak (2001) Pág. 100. 1. Host.my.com efectúa petición para resolver la dirección www.sans.org. UDP de 35 bytes 2. Dns.my.com intenta conexión por el puerto 53 con h.root-servers.net por el puerto 53. UDP de 30 bytes. No. petición 12420 3. h.root-servers.net no obtiene respuesta a la petición (0/3/3) 0 registros de respuesta, tres registros autorizados y otros tres adiconales. 4. Se obtiene referencia a otro servidor DNS (server1.sans.org) que tiene la respuesta. No. petición:12421. Solicita recursión (signo +) 5. server1.sans.org es el servidor autorizado que tiene la respuesta. El (* ) Significa que es una respuesta autorizada. 6. dns.my.com responde a host.my.com, con la dirección IP de www.sans.org (no se ve aqui) mas los tres registros autorizados y los adicionales.

  20. Patrones de tráficoNormales • PING - ICMP 13:50:14.056364 otro0304.victim.net > otro.victim.net: icmp: echo request 13:50:14.060145 otro.victim.net > otro0304.victim.net: icmp: echo reply 13:50:15.066611 otro0304.victim.net > otro.victim.net: icmp: echo request 13:50:15.153021 otro.victim.net > otro0304.victim.net: icmp: echo reply 13:50:16.040259 otro0304.victim.net > otro.victim.net: icmp: echo request 13:50:16.043643 otro.victim.net > otro0304.victim.net: icmp: echo reply • Máquina arriba • Ejecución del comando ping otro.victim.net

  21. Patrones de tráficoNormales • TELNET 1. maq1.net.39904 > victim.com.23: S 733381829: 733381829 (0) win 8760 <mss 1460> (DF) 2. victim.com.23 > maq1.net.39904: S 1192930639: 1192930639 (0) ack 733381830 win 1024 <mss 1460> (DF) 3. maq1.net.39904 > victim.com.23:. ack 1win 8760 (DF) 4. maq1.net.39904 > victim.com.23 : P 1:28(27) ack 1 win 8760 (DF) 5. victim.com.23 > maq1.net.39904 : P 1:14(13) ack 1 win 1024 6. victim.com.23 > maq1.net.39904 : P 14:23(9) ack 28 win 1024 1, 2, 3 Sincronización de tres sentidos 4. La máquina maq1.net enviando 27 bytes de datos a victim.com.23. 28 representa el siguiente byte que se espera. 5. La máquina victim.com.23envia 13 bytes y acuse de recibo de los primeros datos. 6. Envío de la máquina victim.com.23envía 9 bytes adicionales y se efectúa un ACK 28 ya que el byte 28 es el que se espera.

  22. Patrones de tráficoNormales • ARP 13:50:17.384288 arp who-has LK01-112322 tell otra.victim.net 13:50:17.406848 arp who-has LK01-112322 tell info.victim.net 13:50:17.410944 arp who-has COLASRV tell xxx.victim.net 13:50:17.436873 arp who-has LK01-112297 tell LK01-112322 13:50:17.530452 arp who-has 172.23.1.1 tell 172.23.1.6 13:50:17.547320 arp who-has INFOGER tell info.victim.net 13:50:17.700603 arp who-has 172.16.103.10 tell DCO-01084202 13:50:18.017876 arp who-has LP01-10213 tell info.victim.net • Preguntas de reconocimiento de máquinas en una red LAN. Particularmente en una red NT.

  23. Patrones de tráficoAnormales (An) - Ataques (At) • At - Land Attack 13:50:17.384288 protect-50.sawyer.af.mil.135 > protect-50.sawyer.af.mil.135: udp 46 13:50:17.406848 protect-50.sawyer.af.mil.135 > protect-50.sawyer.af.mil.135: udp 46 13:50:17.410944 protect-50.sawyer.af.mil.135 > protect-50.sawyer.af.mil.135: udp 46 13:50:17.436873 protect-50.sawyer.af.mil.135 > protect-50.sawyer.af.mil.135: udp 46 13:50:17.530452 protect-50.sawyer.af.mil.135 > protect-50.sawyer.af.mil.135: udp 46 Efecto • Negación de servicio sobre Microsoft NT 4.0 SP.4 Explicación: • Envio de paquetes datagramas RPC suplantados al puerto 135 (UDP), que aparece como si un RPC server envía datos erróneos a otro RPC server. El segundo servidor rechaza (REJECT) el paquete y el primer servidor responde con otro REJECT, creando un loop infinito que compromete la red. Tomado de: Northcutt et al. (2001) Pág. 191.

  24. Patrones de tráficoAnormales (An) - Ataques (At) • At - Smurf Attack 13:50:17.384288 179.135.168.43 > 256.256.30.255: icmp echo request (DF) 13:50:17.406848 68.90.226.250 > 256.256.30.255: icmp echo request (DF) 13:50:17.410944 138.98.10.247 > 256.256.30.255: icmp echo request (DF) 13:50:17.436873 130.113.202.100 > 256.256.30.255: icmp echo request (DF) 13:50:17.530452 171.1.55.45 > 256.256.30.255: icmp echo request (DF) 13:50:17.550424 174.30.0.46 > 256.256.30.255: icmp echo request (DF) Efecto • Negación de servicio sobre una red. Generalmente la dirección destino de los paquetes es una dirección broadcast. Explicación: • Los atacantes crean paquetes donde no utilizan su dirección IP, sino que crean paquetes con direcciones suplantadas. Cuando las máquinas en el sitio intermediario respondan al ICMP echo request, ellos responden al computador víctima. Se presenta congestión en la red y el computador víctima se degrada. Tomado de: Northcutt et al. (2001) Pág. 215-216.

  25. Patrones de tráficoAnormales (An) - Ataques (At) • At - Predicción de secuencia 13:50:17.384288 apollo.it.luc.edu.1000 > x-terminal.shell: S 1382726990: 1382726990(0) win 4096 13:50:17.406848 x-terminal.shell > apollo.it.luc.edu.1000: S 2021824000: 2021824000(0) ack 1382726991 win 4096 13:50:17.410944 apollo.it.luc.edu.1000 > x-terminal.shell: R 1382726991: 1382726991(0) win 0 13:50:17.414288 apollo.it.luc.edu.999 > x-terminal.shell: S 1382726991: 1382726991(0) win 4096 13:50:17.406848 x-terminal.shell > apollo.it.luc.edu.999: S 2021952000: 2021952000(0) ack 1382726992 win 4096 13:50:17.410944 apollo.it.luc.edu.999 > x-terminal.shell: R 1382726992: 1382726992(0) win 0 Efecto • Si efectuamos la resta entre 2021824000 - 2021952000, tenemos como resultado 128.000. Con esto podemos predicir la respuesta de una conexión y la capacidad de silenciar un lado, podemos invadir una sesión entre dos máquinas Explicación: • Esta es la fase preliminar de un ataque. Mientras se efectúa un SYN Flood, el servidor se congestiona, se utiliza la relación de confianza que se tenga para efectuar la conexión. Tomado de: Northcutt y Novak (2001) Pág. 122.

  26. Patrones de tráficoAnormales (An) - Ataques (At) • An - Exploración Web extraña x.y.y.6879 > 172.20.1.0.80: S 1025092638: 1025092638(0) win 61440 x.y.y.7136 > 172.20.2.0.80: S 1041868014: 1041868014(0) win 61440 x.y.y.6879 > 172.20.1.0.80: S 1025092638: 1025092638(0) win 61440 x.y.y.7395 > 172.20.3.0.80: S 1059077568: 1059077568(0) win 61440 x.y.y.7136 > 172.20.2.0.80: S 1041868014: 1041868014(0) win 61440 Efecto • Esta exploración busca identificar servidores WEB. Explicación: • El envío de paquetes a la dirección 0 para tratar de difundir el paquete en ese segmento. Sin embargo, la difusión de paquetes se aplica a protocolos UDP. Por tanto, el envio de paquetes SYN a las direcciones .0 y .255 se interpreta como una dirección única y ningún host responderá esta petición. Tomado de: Northcutt y Novak (2001) Pág. 256.

  27. Firmas y Filtros

  28. Firmas y Filtros • Conceptos • Firma • Define o describe un patrón de tráfico de interés. Está presente en el tráfico y la idea es encontrarlas y entenderlas. • Filtros • Si podemos entender los patrones, podemos crear filtros. El filtro transcribe la descripción de la firma, bien en código legible por una máquina o en las tablas de consulta para que un sensor pueda identificar el tráfico. • Intrusion Detection Systems • Tipos de software de acuerdo con el Tipo de análisis • Basados en firmas • Basados en estadísticas • Basados en análisis de integridad. • Base de datos de firmas • http://whitehats.com, http://www.snort.org

  29. Limitaciones de las firmas • Falsos positivos Vs. Falsos negativos • Falso Positivo • Tráfico de red que aparentemente parece malicioso cuando realmente no lo es. • Falso Negativo • Tráfico de red que aparentemente parece normal cuando realmente se está materializando un ataque. • Implicaciones • Requieren correlación de otras fuentes para verificar si el tráfico normal o no. • Actualización permanente de nuevos patrones. • Personal especializado y entrenado en análisis de tráfico. • Aumentan sustancialmente la ventana de exposición. • Las firmas son susceptibles de ser manipuladas y falseadas, para confundir al IDS.

  30. Ejercicios de Análisis

  31. Ejercicios • El siguiente tráfico corresponde a una fragmentaciónpatológica de paquetes. Cuando se reemsamblan los paquetes cuál es tamaño total del paquete? 08:22:49.388906 thumper > 192.168.38.5: icmp echo request (frag 4321:1480@0+) 08:22:49.389005 thumper > 192.168.38.5: (frag 4321:1480@1480+) 08:22:49.389050 thumper > 192.168.38.5: (frag 4321:1480@2960+) …. 08:22:49.425543 thumper > 192.168.38.5: (frag 4321:1480@63640+) 08:22:49.425753 thumper > 192.168.38.5: (frag 4321:1480@65120) a. 65120 b. 1480 c. 4321 d. 66600 e. Ninguno de los anteriores

  32. Ejercicios • Considere el siguiente tráfico de red. Este tráfico corresponde a: 13:10:33.281198 attack.ip.one.0 > 192.168.26.203.143: SF 374079488: 374079488(0) win 512 13:10:33.334983 attack.ip.one.0>192.168.24.209.143: SF 374079488: 374079488(0) win 512 13:10:33.357565 attack.ip.one.0>192.168.17.197.143: SF 374079488: 374079488(0) win 512 13:10:33.378115 attack.ip.one.0>192.168.16.181.143: SF 374079488: 374079488(0) win 512 13:10:33.474966 attack.ip.one.0>192.168.24.194.143: SF 374079488: 374079488(0) win 512 a. Posible manera de eludir la detección de un IDS b. Posible manera para penetrar un Firewall c. Combinación sospechosa de Flags d. Posible manera de eludir sistemas de filtrado e. Todas las anteriores

  33. Reflexiones • Técnicas • Los analistas de tráfico de red, son personal altemente entrenado y especializado en protocolos de red, particularmente TCP/IP • Se requiere software especializado. Recuerde que esta tecnología es naciente y aún tiene que madurar. • Organizacionales • Personal técnico que conoceperfectamente las vulnerabilidades de su red. Alto sentido de la responsabilidad con la información. • Se requiere una disposición de la gerencia para que esta función de análisis de tráfico se de dentro de la función de seguridad informática como factor complementario a las actividades de dicha función. • Legales • El tráfico de red es información digital de la organización. Se está teniendo acceso vía medios alternos. Debe estar normada esta actividad y sus alcances para no incurrir en violación de confidencialidad de los datos. • El análisis de tráfico puede ser parte de la evidencia en el proceso de análisis forense de un incidente de seguridad, como un apoyo al esclarecimiento del incidentes mismo.

  34. Referencias • Northcutt, S. et al (2001) Intrusion Signatures and Analysis. SANS Giac. New Riders. • Northcutt, S y Novak, J. (2001) Detección de intrusos. Guia avanzada. 2da. Edición. Prentice Hall. • Chappell, L. (2000) Advanced Network analysis techniques. Podbooks.com. • Stevens, R. (1994) TCP/IP Illustrated. Volume I: The protocols. Addison Wesley. • Gurley, R. (2000) Intrusion Detection. Macmillan Technical Publishing. • Anomino. (2000) Linux Máxima Seguridad. Prentice Hall. • Northcutt, S. (1999) Network intrusion detection. An analyst’s handbook. New Riders. • Bace, R. (1999) Intrusion detection. Prentice Hall • Gollman, D. (1999) Computer security. John Wiley & Son. • Feit, S. (1998) TCP/IP. McGraw Hill. • Chapman, D. y Zwicky, E. (1997) Construya firewalls para internet. McGraw Hill. O’Really. • Pfleeger, C. (1997) Security in computing. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. Segunda Edición.

  35. Referencias • Frederick, K. (2001) Studying Normal Traffic, Part Two: Studying FTP traffic. Http://www.securityfocus.com/focus/ids/articles/normaltraf2.html • Frederick, K. (2001) Studying Normal Traffic, Part Three: TCP Headers. Http://www.securityfocus.com/focus/ids/articles/normaltraf3.html • Spitzner, L. (2000) Serie Know your Enemy. Http://www.enteract.com/ /~lspitz/papers.html • Johnson, J. (2000) The joys of incident handling response process. Mayo 15. Securityportal.com • Casey, E. (2000) Digital evidence and computer crime. Academic Press. • Icove, D., Seger, K. y VonStorch, W. (1995) Computer crime. A crimefighter’s handbook. O´Really. • Weber, R. (1999) Information Systems control and audit. Prentice Hall. • Stehpheson, P. (1999) Investigating computer-related crime. CRC Press. • Richards, K. (1999) Network based intrusion detection: A review of technologies. Computers & Security. Vol 18. • Stephenson, P. (1998) Investigation internet security incidents. A brief introduction to cyber forensic analysis. Presentación en Power Point • Amoroso, E. (1998) Intrusion Detection: An introduction to internet survillance, correlation, traps, trace back and response. John Wiley & Son.

  36. Análisis de tráfico de redPatrones normales Vs. Ataques Jeimy J. Cano, Ph.D Universidad de los Andes jcano@uniandes.edu.co

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