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Durante o estudo de exploração de binários executáveis, uma das primeiras e mais importantes coisas que vemos são as proteções como NX, PIE, ASLR, de entre outras. Hoje vamos ver um pouco mais de perto cada uma delas. NX No eXecute (NX) é uma das proteções mais simples e mais lógica, implementada por volta de 2004. Durante a execução de um binário sem essa proteção ativada, a sua stack, heap e outras regiões possuíam poder de execução, simples assim. Os processadores da família x86 tardaram muito para implementar o bit NX, que basicamente é uma forma de sinalizar uma página em memória como executável ou não. Isso gerou projetos para tentar emular tal proteção via software, como o Exec Shield, um projeto da Red Hat que continha um patch no kernel do Linux para emular o funcionamento do NX. No kernel Linux, o suporte para o NX foi adicionado oficialmente em 2004. Patches como o mencionado acima, do Exec Shield, já existiam desde 2002. No Windows, a proteção está presente desde 2003 com o nome de DEP (Data Execution Prevention), porém a DEP emulada via software funciona de uma forma diferente: ela não se baseia no bit NX, mas sim checando sempre que uma exceção é realizada se o endereço da execução bate com a tabela de funções do binário. Essa proteção é ativada ou não durante o carregamento do binário na memória. No Linux isso é controlado com uma flag exec no segmento PT_GNU_STACK do binário. Já no Windows, as configurações ficam no arquivo Boot.ini, podendo ter até quatro opções diferentes: OptIn: Apenas em binários do sistema a proteção é ativada. OptOut: A DEP é ativada por padrão para todos os processos. AlwaysOn: Todos os processos têm a DEP ativada e não existe a possibilidade de desativar para um processo específico. AlwaysOff: A proteção não é habilitada para nenhum processo. PIE/PIC O Position-Independent Executable (PIE) ou Position-Independent code (PIC) não é em si uma proteção, mas uma técnica para criar código, assim como o nome diz, independente de posição. Isso significa que, onde o código for alocado, ele conseguirá executar sem problemas, diferente de binários comuns, os quais precisam ser carregados em lugares específicos para fazerem referências de forma correta. Essa técnica é usada principalmente para bibliotecas (shared libraries). O problema disso durante a exploração é que os endereços do binário também são randomizados com a ASLR, proteção que vai ser explicada a seguir, impossibilitando, assim, conhecer os endereços do binário e consequentemente utilizar Return Oriented Programming (ROP) para explorar uma vulnerabilidade deixa de ser viável. A solução para fazer bypass dessa proteção é conseguir um vazamento (leak) de memória, pois é possível calcular a base já que os offsets continuam os mesmos. Como o PIE é uma forma de gerar código, não é possível "desabilitá-lor", porém se a ASLR estiver desligada, o endereço base se manterá o mesmo, não tento efeito prático para mitigar uma ROP, por exemplo. ASLR A Address Space Layout Randomization (ASLR), assim como o nome diz, tem a função de randomizar endereços como os da heap, stack e bibliotecas. Como uma proteção em nível de sistema, cada sistema operacional mantém uma implementação própria. No Linux, a ALSR já está presente desde a sua versão 2.6.12, lançada em 2005. Executáveis PIE também possuem um endereço base randômico desde 2003, porém ambos com uma implementação fraca e com pouca aleatoriedade. O PaX e o Exec Shield (mencionado acima) foram responsáveis por patches com uma implementação mais complexa e segura. O endereço da stack com essas alterações podem ter até 524.288 variações diferentes. Por padrão, a ASLR é configurada no Linux através do arquivo /proc/sys/kernel/randomize_va_space e pode possuir três valores diferentes: 0 para desabilitar, 1 para randomizar stack, bibliotecas e executáveis PIE e 2, o valor mais alto, para randomizar também a base da heap. É possível, também, ativar ou desativar para processos isoladamente usando um recurso chamado personality . O Windows teve sua implementação da ASLR lançada em 2007 com uma abordagem diferente: a ASLR só é ativada em executáveis e DLLs que possuírem uma "flag" no processo de linkagem e todos os membros precisam possuir essa "flag". Por exemplo, suponha que A.exe dependa de B.dll e C.dll. Caso C.dll não tenha ASLR habilitada, A.exe não terá a proteção ligada. Hoje em dia essa é uma situação rara, pois apenas programas mais antigos não possuem suporte para ASLR. Canary O canary é uma proteção muito interessante. Ao compilar algum código com essa proteção, o compilador adiciona um fragmento de código no começo e no final de cada função. No prólogo da função, se cria uma variável local na stack com um valor aleatório e no final se acessa essa mesma variável para verificar a integridade do valor, validando se continua o mesmo. Caso tenha mudado, uma função de callback é chamada para gerar um abort, assim evitando transbordamentos de memória. O GCC, LLVM, Intel compiler entre outros compiladores possuem implementações do canary. O valor aleatório citado acima é o chamado canary ou stack cookie. Esse cookie pode ser classificado de três formas: terminator O terminator Canary se baseia na observação de que a maioria das vulnerabilidades de buffer overflow acontecem em cenários de manuseio de strings que finalizam com um null byte (\0). Em contrapartida, o cookie é construído com null byte (\0), CR (\r), LF (\n) e FF (\f). Como resultado, isso mitiga um buffer overflow em funções como strcpy(), pois, mesmo sabendo o valor do cookie, não é possível copiá-lo com esse tipo de funções, já que ela ira retornar assim que ler o nullbyte. random Neste tipo, Random Canaries são gerados randomicamente a cada execução a partir de alguma fonte de entropia. Além disso, esse valor não é facilmente lido, pois no carregamento do binário esse valor é armazenado em uma variável global, que é alocada em uma região não mapeada de memória para dificultar ainda mais seu acesso. As formas mais viáveis de ler o cookie são com um vazamento da stack ou sabendo o endereço exato da variável global. random XOR O random XOR Canary é o tipo mais complexo. Seu valor é basicamente determinado a partir de operações XOR de vários valores de controle, como stack pointer, endereço de retorno, etc. Dessa forma, se o Canary ou os dados usados no cálculo forem corrompidos, o programa irá gerar um abort. Para conseguir enganar essa checagem de integridade, é necessário vazar não apenas o cookie, mas também os dados usados no cálculo e o próprio algoritmo para gerar o mesmo. RELRO A RELocation Read-Only (RELRO) é uma proteção exclusiva do Linux, ou melhor, do formato ELF, que tem como intenção deixar as seções relacionadas a realocação como somente leitura (read-only). As seções de realocação, de forma resumida, são onde são armazenados os endereços de funções externas, como as da libc. Por padrão, essas regiões de memória possuem permissão de leitura e escrita (read/write), pois normalmente é utilizada lazy bind, uma forma de resolver esses endereços não em tempo de carregamento, mas durante a execução, logo antes da chamada. Essa proteção foca exatamente nessa região de meória. A realocação dos endereços é feita antes de passar o controle para o programa e a região é marcada como somente leitura, impossibilitando, assim, que um atacante a sobescreva com endereços maliciosos. Existem dois tipos de RELRO: partial e full, onde a partial marca como somente leitura a maioria das seções, exceto a Global Offset Table (GOT), na seção .got.plt. Já a full, como se deve imaginar, força que todos os símbolos e endereços sejam resolvidos durante o carregamento do binário, permitindo que a GOT seja completamente read-only. Referências - A hardware-enforced BOF protection: - http://index-of.es/EBooks/NX-bit.pdf - Windows ISV Software Security Defenses - https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/bb430720(v=msdn.10) - Position-Independent Code with GCC for ARM Cortex-M - https://mcuoneclipse.com/2021/06/05/position-independent-code-with-gcc-for-arm-cortex-m/ - Effect of ASLR to Memory Deduplication - https://www.semanticscholar.org/paper/Effect-of-ASLR-to-Memory-Deduplication-Ratio-in-)-Piao-Sung/3f74d25c72322315ec3b6552e6c3d4413af95022 - Exploit Protection Mechanisms - https://ocw.cs.pub.ro/courses/cns/labs/lab-06 - Hardening ELF binaries using Relocation Read-Only (RELRO) - https://www.redhat.com/en/blog/hardening-elf-binaries-using-relocation-read-only-relro

O que é criptografia? É uma área de estudo que tem foco em transferir dados entre um grupo sem que alguém de fora desse grupo consiga recuperar os dados. Para isso é necessário alguma convenção do grupo, todos eles devem usar um mesmo mecanismo que geralmente envolve algum passo a passo, o que chamamos de algoritmo, e uma chave que apenas as pessoas do grupo podem ter acesso. Criptografia clássica Desde muito tempo temos essa necessidade de trocar informações de forma secreta, então antes mesmo de existir computadores já existia a criptografia. Antigamente eram bem comuns esquemas de cifra de substituição, ou seja, um grupo criava um mapa de representação de caracteres, por exemplo o “A” vira “C”, “B” vira “K”, e por aí vai. Um bom exemplo é a cifra de césar, também conhecida como ROT13, é uma cifra de substituição bem simples que cada caractere é mapeado para uma posição, por exemplo “A” vira “0”, “B” vira “1”, etc. Depois disso era escolhida uma chave, no caso o césar escolheu 13, e todas as posições eram somadas 13, então onde tinha “A” vira a letra na posição 13 que é a letra “N”, “B” vira a da posição 14 ou seja a letra “O”, etc. Figura 1 - Uma ilustração do mapa e a palavra CESAR ambas com a chave 13 Além da cifra de César, outra bem comum, porém menos antiga, é a cifra de Vigenère que na verdade é uma generalização da cifra de César. Basicamente invés de somar uma chave fixa vamos somar o deslocamento da chave mais do texto simples. Por exemplo, vamos ter uma chave “ACB” e um texto simples “DFG”, então o “D” vira a posição 4 do alfabeto que começa com a letra “A”, o “F” vira a posição 6 do alfabeto que começa com C e por aí vai. Criptografia moderna Com a popularização dos computadores a criptografia clássica foi ficando obsoleta porque a capacidade de cálculo do computador é muito alta. Logo, por exemplo, se uma pessoa interceptar uma cifra feita com o esquema de César fica muito fácil para ela recuperar a informação sem saber a chave, apenas testando todas as chaves possíveis. A partir dessa fraqueza dos esquemas clássicos surgiu a criptografia moderna que engloba esquemas de chave simétrica, assimétrica e funções hash. A criptografia de chave simétrica funciona com o princípio de que existe uma chave secreta e alguns exemplos de primitivas são AES e Salsa20. Em geral, essas primitivas se baseiam em uma matemática pesada, extensa e difícil que acaba se reduzindo a operações de bit a bit, como XOR e AND. Embora as primitivas já tragam bastante segurança, não é recomendado usar apenas a primitiva e sim uma implementação dela, como por exemplo AES-256 que usa a primitiva do AES porém com uma chave de 256 bits. Além disso, no caso de cifras em blocos, também é interessante utilizar algum modo de operação, que é essencialmente como cada bloco vai ser processado a cada passo da encriptação. Figura 2 - Criptografia com chave simétrica Além da criptografia de chave simétrica, também existe a de chave assimétrica que se baseia em uma chave pública, que pode ser conhecida por qualquer um, e uma privada, que é secreta. As primitivas desse tipo são baseadas em uma função armadilha, que é uma função na qual é muito fácil realizar uma operação de transformação mas é muito difícil realizar o inverso. Um bom exemplo para esse tipo é o RSA, as funções armadilhas do RSA são a de logaritmo discreto e a fatoração de um número. Figura 3 - Criptografia com chave assimétrica Além desses esquemas também vieram as funções hash, que são funções que transformam um dado em um conjunto de bits de forma que aquele dado seja único, para garantir unicidade na verdade se parte do princípio de que com uma probabilidade muito baixa dois dados vão ter o mesmo conjunto de bits, então sempre pode acontecer de ter a chamada colisão que é quando dois dados geram a mesma hash. Exemplos de funções hash são MD5 e SHA1, que estão depreciadas pois já foram encontradas formas de gerar colisão, e SHA2 que até agora está bem. Criptografia pós quântica Na década de 90, mais precisamente entre 1995 e 1996, surgiram dois algoritmos, um deles, o algoritmo de Shor, diz que é possível inverter uma função armadilha na qual grande parte dos esquemas assimétricos são estruturados e o outro, algoritmo de Grover, descreve uma forma de diminuir o tempo da busca pela chave secreta de esquemas simétricos. Porém ambos algoritmos precisam de um computador quântico que ainda não foi desenvolvido, com a chegada desses algoritmos a comunidade científica que pesquisa criptografia viu que era necessário criar esquemas baseados em problemas que nem computadores quânticos conseguissem quebrar, e aí surgiu a criptografia pós quântica. Só para sabermos a proporção, ter esses algoritmos significa que qualquer um com acesso a um computador quântico forte o suficiente vai conseguir ver qualquer dado que uma pessoa troca com a maioria dos sites, seja cartão de crédito, endereço, senhas, isso porque a maioria dos sites usa um esquema junto do protocolo TLS que é “quebrável” com o algoritmo de Shor. Embora os algoritmos existam há bastante tempo, somente em 2016 começaram a planejar uma padronização assim como fizeram com AES e RSA. O National Institute of Standards and Technology ou NIST organizou alguns rounds em que pesquisadores pudessem compartilhar esquemas que pudessem ser usados como primitivas para uma troca segura de informações. Os esquemas nesses rounds são divididos em algumas funções de armadilha que possuem muitos casos de borda e acabam sendo bem fáceis de resolver nesses casos, então para criar um esquema bom é preciso bastante conhecimento no problema matemático que ele é baseado, além de conhecimento de ataques. Como transferir/armazenar dados de forma segura? Transferir dados de forma segura parece uma tarefa difícil depois de ler um pouco sobre criptografia pós quântica, porém ainda não sabemos quando um computador quântico bom o suficiente vai ser criado. Para transferir dados encriptados em um protocolo de texto usamos algum tipo de encoding. Encoding é só uma tradução do dado de uma convenção para outra, os mais comuns que consigo lembrar são codificação base64 e hexadecimal. Lembrando que encoding não é considerado criptografia pois não envolve nenhuma chave e nem funções de uma via, como nos hashes. Seguem algumas boas práticas para troca e armazenamento de dados: Nunca implemente um esquema criptográfico. Sempre use bibliotecas de preferência com código aberto, a não ser que você saiba realmente o que está fazendo. Nunca armazene senhas em texto simples. É recomendado armazenar hashes de senhas. Sempre verifique a integridade do arquivo que foi transferido, seja pela hash ou verificando alguma assinatura. Sempre troque chaves secretas com algum mecanismo seguro de troca de chaves. Para se manter atualizado sobre o estado da arte da criptografia é interessante ver blogs de pesquisadores e publicações científicas. Muitos pesquisadores publicam no ePrint da iacr onde também tem várias palestras gratuitas. Outras apresentações muito boas são da conferência Chaos Computer Club, onde grandes pesquisadores montam palestras com conteúdo muito bom e didático. Se você curte uns desafios, também tem o site CryptoHack, que tem vários desafios bem interessantes de RSA, criptografia de curvas elípticas, AES, desafios matemáticos e até alguns de hashing.

Olá, pessoal! Primeiramente, gostaria de agradecer a parceria do Mente Binária com nosso time, o ELT, visando trazer conteúdo de qualidade pra comunidade, principalmente pra quem está começando no mundo dos CTFs e na área de segurança da informação em geral. Nosso objetivo é ajudar a fortalecer as bases, pois com uma base sólida, o player consegue ir longe tanto nas competições quanto na carreira profissional. Neste primeiro artigo, vamos falar um pouco sobre o que são CTFs, por que acreditamos que as pessoas deveriam jogar e qual a melhor maneira de começar. O que são CTFs? CTF significa Capture The Flag, e nessas competições o objetivo do player é resolver desafios de computação, normalmente ligados diretamente à Segurança da Informação, e obter flags, que são códigos que confirmam que a pessoa resolveu um desafio, e permite que ela pontue no Dashboard (placar). A pontuação varia de acordo com a dificuldade de cada desafio. Atualmente existem três grandes formatos de CTF: os Jeopardy-style, Attack&Defense e os que são Pentest-based. Nesse artigo focaremos nos Jeopardy, que são a especialidade do nosso time. O formato da flag varia de evento pra evento, mas em geral elas possuem um prefixo escolhido pelo organizador. Veja alguns exemplos: Genérico: flag{alguma_string_aqui} Pwn2Win CTF: CTF-BR{alguma_string_aqui} DEF CON CTF: OOO{alguma_string_aqui} CTFs Jeopardy-style Nas competições Jeopardy, são apresentadas diversas categorias de desafios aos participantes, que variam de evento pra evento, ficando a cargo da organização decidir quais categorias serão exploradas. Essa escolha é baseada nas habilidades dos membros que criarão os desafios, chamados de challenges. Esses eventos normalmente ocorrem aos finais de semana, e têm duração de 24, 36 ou 48 horas consecutivas, sem intervalo. Os times que participam dessas competições podem ter quantos membros quiserem, a não ser que a competição limite o número de participantes (o que é bem raro). O CTFTime.org é o site que contém o ranking internacional dos CTFs Jeopardy e Attack&Defense, o perfil dos times e players, e os eventos que estão por vir (Upcoming). Ele também centraliza os write-ups das equipes, que são os tutoriais feitos após as competições. É uma forma de ver as diversas abordagens que levaram à solução de cada equipe, e aprender bastante com isso. Atualmente, as categorias de desafios que são praticamente obrigatórias pra qualquer evento, são: Pwning / Binary Exploitation É entregue um binário (um programa executável) com alguma vulnerabilidade aos times, e eles tem que fazer engenharia reversa, achar a vulnerabilidade, e criar um exploit pra esse programa, que tem uma cópia rodando como serviço (daemon) em um servidor remoto,. O objetivo é explorar este serviço, visando conseguir ler a flag. As mais diversas técnicas e falhas envolvendo corrupção de memória são exploradas, bem como o bypass de todas as mitigações existentes. Cryptography Desafios que exploram ataques criptográficos, como explorar algoritmos deficientes (com bugs) ou implementados incorretamente, além de técnicas diversas contra algoritmos e implementações existentes que não são seguras ou podem de alguma forma ser subvertidos. Miscellaneous Aqui, os criadores podem usar toda sua criatividade e colocar desafios de computação que não se encaixam necessariamente nas outras categorias. Alguns eventos colocam aqui desafios de programação, também chamados de PPC (Professional Programming and Coding), de Análise Forense, Redes, etc, apesar dessas categorias também poderem ser apresentadas separadamente. Reverse Engineering O objetivo é fazer engenharia reversa de um binário, que pode ter sido escrito em qualquer linguagem e compilado pra qualquer arquitetura, entender seu funcionamento e extrair a flag. Às vezes podem envolver análise de malwares. Web Hacking Nessa categoria, os players exploram aplicações web com as mais diversas vulnerabilidades. O código-fonte pode ou não ser disponibilizado. Também existem outras categorias, que são mais raras, como Hardware Hacking e Eletrônica (sempre presentes no Pwn2Win - evento internacional que nosso time organiza). Há também a possibilidade de um desafio englobar mais de uma categoria, como Reverse Engineering + Cryptography, Web Hacking + Cryptography, etc. Por que jogar? Apesar da participação nesse tipo de competição poder ser realizada de forma individual, é difícil ser competitivo jogando sozinho, já que as competições exigem habilidades multidisciplinares, devido à variedade de categorias. Seguem alguns aspectos que talvez motive você a começar a jogar: É uma ótima maneira pra aprender técnicas novas e aplicar em programas de Bug Bounty ou na realização de Pentests. Fortalece muito o trabalho em equipe, característica que é essencial para o mercado de trabalho atual. Faz as pessoas pensarem fora da caixa pra tentar bypassar as restrições impostas pelos criadores dos desafios. Eventualmente, sua equipe pode encontrar 0days, já que o brainstorm pra resolução dos desafios entre os membros é grande. Times competitivos podem conhecer outros países/culturas e ganhar boas premiações em dinheiro. Por exemplo, o ELT já foi pro Japão duas vezes: em 2018 e 2019. CTFs abrem diversas portas para oportunidades de emprego e criam um networking muito bom. Recrutadores bem instruídos sabem o valor de alguém que é um bom CTF Player. A rivalidade saudável entre os times é algo que pode impulsionar seu aprendizado e a sua evolução intelectual e técnica. Como começar? Podemos dividir o início em três fases: Fase 1 - Base teórica e pré-requisitos Você precisa dar uma olhada nas categorias, talvez ler alguns write-ups, e decidir com qual categoria tem mais afinidade. Foco é importante pra conseguir evoluir. Não atire em várias categorias ao mesmo tempo! Escolhida a categoria, leia bastante e adquira os conhecimentos fundamentais sobre a área, pra não chegar cru nos desafios. Além de leitura, outra opção é ver vídeos de boas fontes no YouTube. O próprio canal Papo Binário (aqui do Mente Binária) tem vários cursos e vídeos avulsos que podem ajudá-lo a adquirir uma boa base, principalmente se você está mirando em Reversing ou Pwning. Algo que é válido para praticamente todas as categorias, é aprender alguma linguagem de programação versátil, como o Python. Além disso, conhecimentos básicos em Redes e Sistemas Operacionais farão toda a diferença, independente do caminho que você decida seguir! A grande máxima aqui é que jogar CTFs é uma ferramenta para lapidar o conhecimento existente e elevar você a outros níveis. Aprender uma categoria do zero apenas jogando não é um caminho muito interessante, e que com certeza vai deixar várias lacunas no aprendizado. Fase 2 - Começando a brincar A melhor maneira de colocar a mão na massa, quando decidir que está pronto, é através de sites de Wargames, que são "CTFs" que funcionam 24/7. Algumas indicações de sites com desafios bons: ringzer0team.com - Desafios de todas as categorias. root-me.org - Desafios de todas as categorias. Possui material de apoio. cryptohack.org - Desafios específicos de criptografia. pwnable.xyz - Desafios específicos de pwning. Fase 3 - Hora da ação Após ter adquirido a base e treinado nos sites propostos, convide alguns amigos, veja a lista de CTFs que estão por vir no CTFTime.org, e comece a praticar nas competições que não tem rating alto, que são normalmente mais fáceis. Um ponto negativo é que elas podem ter desafios que envolvem adivinhação (guessing), caso os organizadores sejam inexperientes. Nesse caso, apenas ignore esses. Links Úteis Links úteis que podem ajudá-lo na sua jornada: CTFTime Write-ups - Repositório de Write-ups do CTFTime. CTF-BR Docs - Compilação de links interessantes, como palestras, artigos e outros recursos. ELT Write-ups: CTFTime Profile Page (links para os write-ups na parte inferior) e GitHub. Canal LiverOverflow - Vários vídeos muito bem produzidos relacionados à conteúdo técnico de CTF e infosec em geral. Em inglês. A Comunidade Brasileira No Brasil, desde 2014, o CTF-BR tem tentado unir e fortalecer os times, bem como ajudar na formação de novas equipes e no crescimento dos players. Para ficar mais próximo e interagir com o pessoal, veja as redes sociais do projeto. É isso pessoal, espero que tenham gostado e se interessado pelo maravilhoso mundo dos CTFs, e qualquer dúvida pode ser tirada pelo Telegram, via IRC (gnx @ freenode), comentando aqui no artigo ou nos grupos do CTF-BR que podem ser vistos no link acima. Vale também assistir o seguinte vídeo, onde complemento este artigo: Até a próxima! \o/

O Cyberwomen Challenge, organizado pela Trend Micro, Organização dos Estados Americanos (OEA) e o Governo do Reino Unido, com apoio da Womcy, é um desafio voltado para mulheres que estão começando sua carreira e querem mostrar seu talento. As participantes terão a oportunidade de vivenciar situações realistas de cibersegurança, aprendendo em um workshop virtual a lidar com migração de aplicações, apps de orquestração e uso de Security as Code. O workshop técnico online será baseado em simulações de cibersegurança e cenários reais com a orientação de um especialista, focado na adoção de novas tecnologias exclusivas dando a oportunidade de viver a experiência de uma migração de aplicações para novas tecnologias como containers, orquestradores e como usar a segurança como código para facilitar a implementação de uma nova estratégia de segurança. Todas as participantes receberão kits de participação e terão a oportunidade de fazer networking com pessoas da área. Além disso, o desafio concederá uma premiação para o grupo primeiro colocado, composta por um curso relacionado à área do desafio, a ser confirmado pela organização até a data de início do evento; licenças de Antivírus da Trend Micro por um ano; e mentoria de Carreira realizada pela equipe Womcy Mentoring. Inscreva-se: https://resources.trendmicro.com/CyberwomenChallenge2021-Brasil.html#Agenda