구글로 공부하는 보안 - 15교시(악성코드)

  이번 시간에는 잘 아는 분야는 아니라고 생각하지만 악성코드라는 분야를 어떻게 바라보면 될지에 대해서 나름의 관점에서 얘기해 보려 한다.

 

 

 

[목차]

1. 보안을 바라보는 방법

2. 보안에서의 코드 읽기

3. 인젝션(Injection) 살펴보기 #1, #2

4. 암복호화

5. 클라이언트 코드

6. 업로드, 다운로드

7. 스크립트 문제

8. API

9. 하드닝(Hardening)
10. 보안 설계 문제
11. 스캐너 vs 수동 테스트

12. 자동화 잡

13. 리버싱과 포렌식

14. 모니터링 문제

15. 악성코드

16. 보안과 데이터

 

 

 

 

1. 들어가면서

  앞의 글에서도 한 얘기지만 소프트웨어 보안에 마술 같은 부분은 없다. 모든 건 컴퓨터와 연결된 환경내에서 일어나는 일이며, 결국은 코드에 기반하여 논리적으로 설명이 가능해야 방어나 절충이 가능하게 된다. 그건 악성코드와 같은 분야에서도 마찬가지로 적용된다. 악성코드는 비 기술 적이거나 보안을 잘 모르는 사람들에게는 이해할 수 없는 어려운 현상일 수 있다. 악성코드가 컴퓨터에 설치되는 과정에 대해서는 하나하나 취약점의 기술적 측면을 살펴보며 이해해야 하는 문제(물론 이걸로 밥 먹고 사는 사람들이 있는 어려운 분야이긴 하지만)겠지만, 일단 설치된 후에 하는 행동은 일반 프로그램의 경우와 크게 다른 부분이 없다.

 

  예로서 요즘 많은 화제가 되고 있는 우리에게 익숙한 랜섬웨어의 행동을 살펴보자. 걸리면 특별한 경우가 아님 무조건 포맷을 해야 해결이 가능한 악명 높은 이런 악성코드도 사실 동작은 아주 단순하다고 볼 수 있다. 한번 랜섬웨어의 행동을 사람이 따라해 본다고 해보자.

 

 

  “누군가 골탕을 먹이고 싶은 사람이 컴퓨터를 로그인 해 놓은채로 자리를 비웠다 하자. 해당 컴퓨터로 재빨리 다가가서 그 사람이 소중하게 생각할 만한 문서 파일이나, 데이터 파일들을 찾아 선택하여 zip으로 압축을 해본다. 확장자도 zip 보다는 다른 누군가가 악의로 했다는 것을 명확히 알아챌 수 있게 “lupine” 이라고 만들어 보자. 내가 아니면 압축을 풀 수 없도록 압축 파일에 나만 아는 복잡한 암호를 걸어서 압축한다(Brute force 공격에 의해서 쉽게 뚫어지지 않도록). 내가 암호를 알려주지 않는다면 아마 영원히 해당 파일의 원본을 찾을 순 없을 것이다. 이후 압축이 안된 원본 파일을 삭제하는데 가능한 복원이 안 되도록 단순히 지우지(delete) 말고, wiping 을 해서 원복 하기 어렵게 만든다. 주의할 점은 시스템에서 사용하는 중요한 파일들은 압축하거나 삭제하면 안된다. 운영체제 동작 자체가 망가져 켜지지 않는다면 상태가 골탕을 먹었는지도 모르게 되니까 말이다. 메모장을 열어 패스워드가 적힌 종이가 적힌 장소를 알려주는 퀴즈를 적은 후, 압축된 파일과 같은 폴더에 “복구방법.txt” 라는 이름으로 저장해 놓는다. 뭐 운이 좋음 암호를 찾을 수도 있겠지”

 

  위에 사람이 했던 것과 같은 행동을 랜섬웨어는 기존의 악성코드들과 동일한 방법으로 컴퓨터에 설치된 후, 프로그램 코드를 통해서 자동으로 수행한다. 그리고 최종 목표는 상태의 멸망(모든 것을 새로 설치하고 데이터를 날려버리게 하는)이나, 패스워드를 인질로 하고 비트 코인 등을 송금하도록 요구를 한다.

 

 

 

 

2. 백신 프로그램의 입장에서 상상해 보기

  그럼 반대로 이러한 악성코드를 문제가 일어나기 전에 적절히 찾아야 하는 백신 프로그램의 입장은 어떨까? 총기가 허용된 사회에서 테러를 저지를 수 있는 위험한 사람을 찾아내야 하는 것 같은 모호한 입장에 있다고 생각한다.

  왜 모호할까? 겉에서 보이는 행동이외에 사람의 마음속이나 행동의 의도를 알아내긴 힘들기 때문이다. 우선 총을 가지고 있다고 위험한 사람일까? 물론 가능성은 높을 것이다. 하지만 테러를 일으킬 수 있는 사람일 수도 있지만, 단순히 사복을 입은 경찰관일 수도 있고, 사회 분위기가 어수선해서 자신을 보호하기 위해 총기를 휴대한 사람일 수도 있다. 그럼 총기 허가증이 있거나, 경찰이라면 안심할 수 있을까? 반대로 테러를 위해서 치밀하게 준비된 시나리오일 수도 있다. 그럼 어떻게 해야 할까? 1시간 정도만 그 사람의 행동을 관찰하면 될까? 아니 어쩌면 그 사람의 작전 D-day는 10일 뒤이기 때문에 하루 종일 살펴봐도 이상한 징후는 없을지도 모른다. 총을 주머니 바깥으로 빼내서 겨눈다고 나쁜 사람일까? 아니 무언가 수상한 범죄자를 보고 총을 겨누고 있는 형사일수도 있다.

 

  마이너리티 리포트 영화 같은 대상의 악의성을 판단하는 이런 판단의 문제는 백신 업체를 무척 머리 아프게 만드는 측면일 것이다. 그래서 백신이 멀쩡히 깔려 있는 컴퓨터에서 새로운 랜섬웨어가 걸리는 것 같은 이해할 수 없는 일들도 일어 날테고 말이다. 위의 테러범을 찾는 문제로 간다면, 검출이 안되는 플라스틱 총이나, 케익 상자로 위장 할 수도 있고, 경찰이 테러범과 비슷한 형태로 행동할 수도 있는 상식적인 선을 넘는 여러 시도가 일어날 수 있기 때문이다. 심지어는 테러범을 수색하는 사람으로 위장한 사람이 나타날 수도 있다. 영화나 부패한 나라에서 일어나는 일이지만 아래와 같이 현실 상에서도 소프트웨어 세계에 비슷한 일이 발생할 수가 있다.

 

[PC방 PC에 검색어 조작 해킹 툴 심은 일당 검거 - 아이러브피씨방]

http://www.ilovepcbang.com/news/articleView.html?idxno=73794

 

[사설 보안 연구소장이 해킹.. 국내 PC방 절반 감염 - YTN]

https://www.ytn.co.kr/_ln/0115_201611142210438443

 

[허위 백신 - 나무위키]

https://namu.wiki/w/%ED%97%88%EC%9C%84%EB%B0%B1%EC%8B%A0

 

 

 

 

3. 백신 프로그램이 할 수 있는 전략을 상상해 보기

  최신의 백신 프로그램이 어떤 무기와 전략을 가지고 돌아가는 지는 해당 회사에 있지 않은 이상은 모를테지만, 책이나 기사에서 본 것을 토대로 상식적으로 접근해 볼 순 있을 것이다. 먼저 정적 분석이라고 하는 분야가 있다. 상식적으로 이해하기 위해 위의 테러범을 찾는 문제의 과점에서 생각하면 이해가 좀더 쉬울 것이다.

 

  먼저 의심이 가는 사람의 외모적 특징을 본다. 그 담에 지문이나 신분증을 확인하며 이상한 이력이 없는지 전산을 조회해 본다. 이후 소지품 검사를 해서 총이나 수상한 물품을 소지했는지 체크하고, 총기 허가증을 체크한다. 상황에 따라 일반적으로 차별이 금지되어 있지만 테러 의심자를 조사하는 특수한 경우에만 허용된 여러 편향적인 부분 또한 체크할 수도 있을 것 같다(국적, 종교, 지인, 직업 등).

 

  그 다음은 동적 분석인데, 해당 부분으로 통과된 사람이라도 뭔가 의도적으로 정상적으로 위장한 사람일 수도 있기 때문에 여러 동적인 행동도 체크해 본다. 위험하다고 분류된 특정한 행동을 한다든지, 불안한 패턴을 보인다든지, 특정한 사람과 연락이나 대화를 한다든지 하는 부분 말이다. 데이터 분석 및 머신러닝 등을 이용해 해당 패턴들을 과거의 테러범들의 데이터에 비교하거나 특이한 부분을 찾아 수상한 패턴을 찾을 수도 있을 것이다.

 

  비슷하게 백신 프로그램도 실행이 가능한 파일들에 대해서 같은 조사를 할 수 있다. 파일내의 특정 이미지나 텍스트를 검사하거나(외모), 파일의 해시 값(지문, 주민번호)을 알려진 악성코드의 해시 값과 비교하거나, 특정 바이트의 특징(신체적, 사회적 특징)을 찾거나, 프로그램 코드를 따라가며 위험한 행동을 하는 코드를 찾거나 할 수 있다. 조금 더 나아가 사용하는 라이브러리나 패커 등의 패턴 등을 기존에 구축된 악성코드 데이터베이스를 기반으로 비교해 수도 있을 것이다.

 

  나아가 샌드박스 등으로 제한된 환경에서 프로그램을 실행 시켜 이상한 행동을 하는지 지켜보거나, 수상한 외부 사이트와 연결해 데이터를 주고 받거나 하는지도 체크할 수 있을 것이다.

 

 

 

 

4. 프로그램 행동 분석의 명암

  이상적으로는 위의 액션들을 통해 위험한 것을 전부 발견할 수 있겠다고 하고 싶겠지만, 여기에는 몇 가지 제약들이 얹어지게 된다. 분석을 방해하는 암호화된 팩커들이 존재하고(이건 뭐 실행 시점엔 원래대로 돌아오니 본질적으론 괜찮다고 싶다하고), 분석시간에 제한도 생긴다(백신 파일이 내가 실행하려는 파일을 한없이 잡고 있는 걸 바라는 사용자는 없다), 감시 당한 다는 것을 알고 감시 안 당할 때 행동을 시작하려는 악성코드도 있을 수 있고, 특정 조건 하에서만 특정한 코드를 실행하는 경우도 많을 것이다. 앞의 피씨방 프로그램처럼 대부분의 기능은 정상적인 프로그램이고 그 안에 숨어 못된 행동을 할 수도 있다.

 

  결국 위의 정적인 분석, (세미) 동적인 분석, 디버거, 디스어셈블리 툴 같은 것을 이용한 파일 분석 등이 필요할 텐데 디버거나 디스어셈블리 툴을 통한 분석은 가장 해당 프로그램의 진실에 가깝게 접근하겠지만 아무리 자동화로 구축을 하더라도 분석 하는 사람의 경험&재능 및 어느 정도의 인력, 시간 등의 제약요소를 가진 노동 집약적인 특징을 피할 수는 없을 것 같다. 머신러닝 등의 데이터를 기반한 분석을 하더라도, 수많은 악성코드 데이터를 모두 모으고 신규 생성되는 코드 또한 실시간으로 수집해 데이터베이스를 재 구축하는 부분도 역시 쉽지 않은 도전이 될 것 같고, 그렇게 하더라도 앞으로 일어날 새로운 패턴의 공격을 막을 수 있을지는 확실히 자신하긴 힘들 것 같고 말이다. 그래서 아무래도 방어하는 쪽 보다는 공격하는 쪽이 맘이 많이 편하긴 할 듯 싶다.

 

 

 

 

5. 동적 분석의 예 및 회피 시도 해보기

  파일내의 문자열이 패턴 분석 같은 정적 분석에 대한 예제 보다는, 동적 분석의 예를 보이면 좋을 것 같아서 처음엔 Cuckoo Sandbox 같은 오픈소스 샌드박스를 구축해 파일을 실행해 볼까 했지만, 찾아보니 원하는 결과를 얻기까지 가야 될 길이 꽤 복잡해 보이고, Virus Total 사이트를 보다 보니 기본적인 동적 분석을 제공 해주는 것 같아서 해당 사이트를 이용해 가볍게 시연을 해보려고 한다.

 

  시연에 사용할 악성 파일 샘플의 경우도 굳이 백신을 잠시 꺼야 할지도 모르는 실제 덜 위험한 악성코드나 자바나 C언어 등을 이용한 실행 파일을 만들기는 번거로울 듯 해서, 12교시 리버싱과 포렌식 편에서 만들었던 엑셀의 최근 열린 파일을 알아내기 위해 레지스트리 키를 읽어왔던 아래의 파이썬 샘플을 파이썬 인터프리터가 포함된 하나의 exe 파일로 만들어 해당 파일을 이용하도록 해본다 (실행 파일이 레지스트리를 읽는 동작도 동적 동작에 포함되기 때문에 샌드박스에서 찾아낼 것이다).

import winreg
# 키를 정의 한다.
hKey = winreg.OpenKey(winreg.HKEY_CURRENT_USER, "Software\\Microsoft\\Office\\16.0\\Excel\\File MRU")
 
# 키 안에 담김 value 숫자를 얻어 그 숫자 만큼 루프를 돈다.
for i in range(0, winreg.QueryInfoKey(hKey)[1]):
    name, value, type = winreg.EnumValue(hKey, i)
 
    # Item 이라는 문자열로 시작하는 이름일 때 프린트 한다.
    if name.startswith("Item"):
        print (name + ": " + value)

[show_excel_recently.py]

 

  현재 진행을 하고 있는 버전이 python 3.6.4 버전이라는 것을 잊지 말고(다른 버전에서는 아래 방식이 지원이 안되면 다른 방법으로 exe 를 만들어야 할 수도 있다), 우선 pyinstaller 를 설치해 보자.

c:\Python\code\>pip install pyinstaller

 

  이후 13교시에 만든 show_excel_recently.py 파일을 아래 명령어를 통해서 하나의 exe 파일로 만들어 보자

c:\Python\code>pyinstaller --onefile -w show_excel_recently.py

 

  해당 명령어가 잘 돌아가게 되면, "c:\python\code\dist" 폴더에 “show_excel_recently.exe” 파일이 생성되어 있을 것이다(해당 파일을 실행한다고 커맨드 창에 결과를 뿌리진 않는다. 아마 그렇게 보여주려면 파이썬 파일 수정이 좀 필요할 듯 보이는데 금번 시연 과정에서 굳이 그럴 필요는 없는 것 같아서 그냥 안 되는채로 두려고 한다)

 

 

  이제 바이러스 토탈 사이트로 이동해 보자. “Choose File” 버튼을 클릭해 방금 전에 만든 exe 파일을 업로드해 보자. 분석이 시작되고 조금 후에 결과 화면이 나온다.

https://www.virustotal.com/gui/home

 

  기본적인 정적 분석 결과가 나오고, 판단 이유는 모르겠지만, 69개 중 4개의 바이러스 엔진이 이 파일이 좀 위험한 거 같다고 얘기했다고 한다. “BEHAVIOR” 탭을 클릭해 본다(처음 올렸다면 분석 후 결과가 표시되는데 조금 시간이 걸릴 수도 있다)

 

  그럼 해당 exe 프로그램이 생성 수정한 파일들 이라든지, 레지스트리 키, 프로세스, 사용한 DLL, 특이한 액션 등 여러 정보 들이 표시되게 된다. 이 파일이 뭔가 특별한 일은 하는게 아니고 레지스트리만 읽어 왔기 때문에, “Registry Actions” 파트 쪽을 보자. 그럼 두 번째 줄에 우리가 코드를 통해 접근한 엑셀 키가(HKCU\…\Excel\File MRU) 보이게 된다.

 

 

 그럼 앞의 테러범 얘기로 돌아가서 한번 더 역으로 악성코드 입장에서 생각해 보자. 내가 동적 검사를 당했을 때, 거기에 검문당하지 않고 순진한 파일로 인식되려면 어떻게 해야 할까? 가장 좋은 방법은 지금 감시당하고 있다는 것을 인지하고 발톱을 숨기는 것일 테고, 아주 단순한 방법은 적당히 단속이 끝날 시간까지 몸조심하면서 아무 일도 하지 않는 것일 것이다.

 

  파일을 올린 후를 생각해 보면 우리가 동적 분석 결과를 얻기까지 그렇게 오랜 시간이 걸리지 않았고, 그렇게 오랫동안 관찰하는 방식은 검사하는 프로그램의 ROI 나 파일이 실행되기를 기다리는 사용자의 불편을 초래하기 때문에 힘들듯 싶으니, 우리가 원하는 레리스트리 키를 읽는 동작을 하기 전에 일정 시간 쉬었다 읽게 됨 동적 검사를 빠져나갈 수 있지 않을까 싶다.

 

  그럼 그 가설을 한번 체크해 보기 위해서 파이썬 코드를 조금 수정하여, 1분 동안 잠시 쉰 후(sleep), 동작을 하게 하도록 만들어 보자. show_excel_recently_sleep_1m.py 이라는 새 이름으로 저장해 보자.

import winreg
import time
 
# 10초를 쉰다.
time.sleep(60) 
 
# 키를 정의 한다.
hKey = winreg.OpenKey(winreg.HKEY_CURRENT_USER, "Software\\Microsoft\\Office\\16.0\\Excel\\File MRU")
 
# 키 안에 담김 value 숫자를 얻어 그 숫자 만큼 루프를 돈다.
for i in range(0, winreg.QueryInfoKey(hKey)[1]):
    name, value, type = winreg.EnumValue(hKey, i)
 
    # Item 이라는 문자열로 시작하는 이름일 때 프린트 한다.
    if name.startswith("Item"):
        print (name + ": " + value)

[show_excel_recently_sleep_1m.py]

 

  이후 다시 exe 파일을 만들어 본다. show_excel_recently_sleep_1m.exe 라는 이전 파일과 하는 동작은 같지만 1분 정도 멈췄다 레지스트리 키를 읽는 파일을 만들어 본다.

c:\Python\code>pyinstaller --onefile -w show_excel_recently_sleep_1m.py

 

  같은 방식으로 바이러스 토탈 사이트에 해당 exe 파일을 업로드 후 결과를 보면, 우리가 기대했던 바와 같이 레지스트리의 엑셀 정보를 접근한다는 정보는 보이지 않는다. 이렇듯 검사하는 쪽은 시간에 쫒길테지만 공격하는 쪽은 1분후에 공격한다고 뭐 특별히 문제가 있지 않는 상황이 된다. 그래서 공격하는 쪽이 압도적으로 회피를 하기엔 유리하다고 본다.

 

 

 

6. 마무리 하면서

  생각하면 할수록 악성코드에 대한 전쟁은 방어하는 쪽이 압도적으로 불리한 영역 같다는 생각이 든다. 그래서 자동화 파트에서도 비슷한 얘기를 했었지만 이제는 작은 개인은 백신과 같은 지식 집약적 영역에서 빛을 발하기는 힘들다. 백신 프레임워크를 개발하는 것에 대한 실력의 문제가 아니라 앞서 얘기한 방대한 데이터들과, 악성 행동들에 대한 정의의 모호함, 순진한 프로그램과 유사하게 보이는 사회공학적, 현실적 측면(점유율 높은 PC방 프로그램 회사를 인수해 악성코드를 심으리라고 누가 쉽게 생각하겠는가?)을 추가해 점점 정교해지는 공격 패턴 등에 대한 집단 지성에 가까운 다양성 및 양적 범위를 커버하기 힘들 것 같기 때문이다. 어찌 보면 기술과 돈과 전략을 겸비한 거대한 단체들의 물량과 물량의 싸움으로도 보인다.

 

  악성코드에 대한 안전함은 현실적으로는 OS 개발 사의 취약점 패치와, 잘 알려진 공격 패턴들에 대해 빠르고 정확하게 방어하는 백신, OS 단에서 악성코드와 정상코드의 행동 구분을 원활하게 만드는 보안 설계 등에 의존할 수밖에 없는 것 같다. 그래서 OS 나 프로그램 패치를 열심히 하고, 백신 패턴을 최신으로 유지하며, 불법적인 무료 이익을 주는 프로그램이나 사이트를 이용하지 말고, 랜섬웨어 같은 단순하지만 강력한 무기들을 대비해 백업을 안전하게 해놓는 것이 개인으로선 최선인 것 같다(여러가지 예외 상황 때문에 백신만으로는 100% 못 막을 것이라는 것을 가정하는 게 더 현명한 방어 전략일 것 같다). 방어를 하는 입장에서의 여러 기술들의 최적화와 자동화에 대해서는 우리가 모르는 각 보안 회사들만의 여러 노하우들이 많이 있을 것 같고 말이다.

 

  소극적인 편법의 측면으로는 공격자가 가치를 모르게 데이터를 잘 위장해 놓는 것도 하나의 방법이 될 것 같기도 하다. 공격자 입장에서는 은폐와, ROI를 위해 최소한의 타겟팅 공격을 하는 편이고, 한편으로는 어차피 속고 속이는 싸움 같아 보이기 때문이기 말이다. 방어자 또한 꼭 정직하게 행동해야 할 필요는 없어 보인다. 뭐 하지만 위장 방법의 깊이가 깊지 않다면, 또는 위장이라는 것은 zip 파일의 복잡한 패스워드처럼 (현실적으로) 완벽한 노출에 대한 대응 수단은 아니기 때문에, 수법이 드러나는 순간 당한지도 모르고 당하게 되는 리스크가 있기 때문에 기본적인 정책에 추가해 상대를 어렵게 만드는 보조적인 수단으로만 생각해야 할 듯도 싶다. 원숭이도 나무에서 떨어지는 법 이니까 말이다. 자기확신만큼 무서운 건 없다.

 

 

  또한 악성 코드에 대한 자동이나 수동 판단에 대한 모호성 문제는 사실 보안의 많은 분야에서 마찬가지로 발생한다. 그래서 이상적인 관점만큼 100% 안전한 것은 보안 분야에 걸쳐 사실상 드문거 같다. 그래서 이쪽 분야에 대해 많이 알게 될수록 그 한계 또한 알게 되며, 겸손하게 되는게 일반적인 성장 패턴일것 같다.

 

 

 

2020.5.10 by 자유로운설탕