¿Qué es el Desbordamiento de Búfer? Prevención y Tipos de Ataques de Búfer

Imagina que estás llenando un cubo de agua e intentas llenarlo más de lo que puede contener. Por supuesto, se desborda, ¿verdad? El concepto de desbordamiento de búfer es similar. Es un tipo de ataque cibernético que puede causar daños irreversibles. Por eso es importante tener prácticas de protección y ciberseguridad en su lugar. Las herramientas de protección contra ataques de denegación de servicio distribuido (DDoS) ayudan a asegurar las aplicaciones y prevenir ataques DDoS. Exploremos el concepto de desbordamiento de búfer y por qué es esencial tener software de protección DDoS. ¿Qué es el desbordamiento de búfer? El desbordamiento de búfer es un tipo común de ataque cibernético que puede tener consecuencias graves para individuos y organizaciones. Ocurre cuando un programa de computadora intenta escribir más datos en un búfer (un área de almacenamiento temporal) de lo que puede contener, resultando en datos escritos en ubicaciones de memoria adyacentes. Los desbordamientos de búfer a menudo son el resultado de una falta de validación de entrada, donde el programa no verifica la longitud o el formato de los datos escritos en el búfer. Un desbordamiento de búfer puede permitir a los atacantes inyectar sus datos en el búfer y llevar a sobrescribir datos críticos o la ejecución de código malicioso. Esto potencialmente causa que el sistema se bloquee o sea tomado por el atacante, convirtiéndose en una amenaza para la seguridad de la aplicación y el desarrollo de software. El atacante puede establecer un nuevo valor en la ubicación donde se encuentra la función explotada, alterando así la ruta de ejecución del proceso. Esto puede causar que el programa que usa el búfer se bloquee o ejecute código arbitrario. Los atacantes pueden obtener acceso a la computadora, red o asignación de memoria para forzar bloqueos o vulnerabilidades de seguridad que les permitan tomar el control del sistema afectado. ¿Cómo funciona un ataque de desbordamiento de búfer? El atacante generalmente utiliza una combinación de datos de entrada especialmente diseñados y código malicioso para explotar vulnerabilidades en el software del sistema objetivo. El código malicioso manipula el búfer, desbordándolo y permitiendo al atacante ejecutar este código. Para llevar a cabo un ataque de desbordamiento de búfer, el atacante primero identifica un sistema o aplicación de software vulnerable y crea una carga de datos diseñada para explotar la vulnerabilidad. Un vector de ataque basado en red o web, como sitios web maliciosos o correos electrónicos, entrega la carga. El sistema objetivo recibe la carga y procesa la aplicación de software, que intenta almacenar los datos entrantes en el búfer. Si el búfer no es lo suficientemente grande para acomodar los datos, se desbordará y permitirá que el código se ejecute como se pretendía. El atacante puede entonces tomar el control del sistema y potencialmente robar datos sensibles, interrumpir operaciones o acceder a sistemas adicionales en la red. Es esencial actualizar regularmente las aplicaciones de software e implementar medidas de seguridad como cortafuegos y sistemas de detección de intrusiones para prevenir ataques de desbordamiento de búfer. Ataques de desbordamiento de búfer en el pasado Antes de aprender sobre los tipos de ataques de desbordamiento de búfer, veamos algunos incidentes populares de ataques de búfer en la historia. - Uno de los primeros gusanos informáticos en recibir una cantidad considerable de atención mediática fue el gusano Morris del 2 de noviembre de 1988, ahora conocido como el gusano de Internet. El ataque del gusano Morris explotó varias vulnerabilidades, incluyendo UNIX sendmail (usando una puerta trasera), finger (a través de un desbordamiento de búfer) y rsh/rexec. Además, fue capaz de adivinar contraseñas débiles. - En noviembre de 2014, la empresa Sony Pictures Entertainment sufrió una importante violación de sus sistemas informáticos causada por un ataque de desbordamiento de búfer. Los atacantes robaron información sensible, incluyendo películas no estrenadas y datos personales de empleados y celebridades. - En junio de 2011, el banco Citigroup sufrió un ataque de desbordamiento de búfer que dio a los hackers acceso a la información personal de más de 200,000 clientes, incluyendo sus nombres, direcciones y números de cuenta. Los atacantes utilizaron esta información para robar más de 2.7 millones de dólares del banco. - Los desarrolladores de Libgcrypt emitieron una actualización de parche de seguridad en enero de 2021 después de descubrir una vulnerabilidad severa de desbordamiento de búfer basado en el montón en el software. El error permitiría a los atacantes escribir código arbitrario y atacar máquinas. Este desbordamiento de búfer fue descubierto por un investigador de Google Project Zero. Tipos de ataques de desbordamiento de búfer Dependiendo del lenguaje de programación y el sistema operativo (OS), hay diferentes técnicas para explotar vulnerabilidades de desbordamiento de búfer. Los ataques se categorizan según la ubicación del búfer en la memoria del proceso. Algunos tipos de ataques de desbordamiento de búfer son los siguientes. Desbordamiento de búfer basado en pila Una pila mantiene datos en un orden de último en entrar, primero en salir (LIFO). Un desbordamiento de búfer de pila es un espacio de memoria continuo utilizado para la organización de datos asociados con llamadas a funciones, parámetros, variables locales e información de gestión. Está vacío hasta que el programa objetivo requiere entrada del usuario, como una contraseña o nombre de usuario. El programa luego escribe una dirección de memoria de retorno en la pila. La entrada del usuario se coloca en la parte superior de la pila. Después de procesar la pila, la entrada del usuario se envía a la dirección de retorno especificada por el programa. Una pila tiene un tamaño finito, y un desarrollador debe reservar algo de espacio para la pila. Si la entrada del usuario es más larga que el espacio de la pila, el programa no puede verificarla y así se desborda. El desbordamiento puede convertirse en una amenaza de seguridad o una brecha cuando se combina con entradas maliciosas. Ataque de desbordamiento de búfer basado en montón Un montón es una estructura de memoria utilizada para gestionar memoria dinámica. Los desarrolladores usan un montón para asignar memoria cuyo tamaño es desconocido durante el tiempo de compilación, y la cantidad de memoria es demasiado grande para caber en la pila. Un ataque de desbordamiento de montón inunda el espacio de memoria reservado para un programa y es difícil de explotar. Son más raros que los ataques de pila. Ataque de desbordamiento de enteros Los lenguajes de programación generalmente definen un tamaño máximo para los enteros. Exceder este tamaño puede causar un error o devolver un resultado incorrecto dentro del límite de longitud del entero. Al usar un entero en una operación aritmética y el valor del resultado excede el tamaño máximo del entero, esto causa un ataque de desbordamiento de enteros. Digamos que se requieren 8 bits de memoria para almacenar el valor 192. Durante el proceso, si se suma 64 al valor base, suma 256. Este valor no cabe en el espacio de memoria asignado ya que requeriría 9 bits de memoria. Ataque de desbordamiento de cadenas de formato En un ataque de cadena de formato, el atacante cambia cómo fluye una aplicación. Lo hacen al malutilizar funciones de biblioteca de formato de cadenas, como printf o sprintf, para manipular espacios de memoria. Ataque de desbordamiento de Unicode Un ataque de desbordamiento de Unicode explota la memoria requerida para almacenar una cadena en el formato Unicode en lugar de los caracteres del Código Estándar Americano para el Intercambio de Información (ASCII). Los atacantes usan este tipo de ataque de desbordamiento de búfer cuando el programa espera todas las entradas en caracteres ASCII. ¿Qué lenguajes de programación son vulnerables al desbordamiento de búfer? La mayoría de los lenguajes de programación, aplicaciones web, entornos y servidores enfrentan vulnerabilidades de seguridad y son susceptibles a ataques de desbordamiento de búfer. Un entorno escrito en lenguajes interpretados, como Python o Java, es inmune a estos ataques, excepto por su intérprete. Lenguajes de programación como C/C++ son particularmente vulnerables ya que no tienen protección incorporada. ¿Cómo prevenir ataques de desbordamiento de búfer? Para prevenir desbordamientos de búfer, los programadores deben validar adecuadamente la entrada y asegurarse de que los búferes sean lo suficientemente grandes para contener los datos esperados. Además, medidas de seguridad como la prevención de ejecución de datos (DEP) y la aleatorización del diseño del espacio de direcciones (ASLR) pueden ayudar a proteger contra ataques de desbordamiento de búfer. Veamos algunas medidas para prevenir el desbordamiento de búfer: - Usar una protección de tiempo de ejecución del sistema operativo hace más difícil para los atacantes llevar a cabo un ataque de desbordamiento de búfer con éxito. - La aleatorización del diseño del espacio de direcciones, o ASLR, ayuda a organizar las posiciones de áreas críticas de un proceso. Incluye la posición del montón, la pila y las bibliotecas. - DEP asegura que las áreas estén marcadas como ejecutables o no ejecutables y previene que un atacante ejecute instrucciones escritas en un área a través de un desbordamiento de búfer. - Una protección de sobrescritura de manejo de excepciones estructuradas bloquea cualquier ataque usando el desbordamiento de búfer basado en pila. - Mantener los dispositivos parcheados asegura el descubrimiento de vulnerabilidades de desbordamiento de búfer. Sin embargo, es importante tomar medidas de seguridad entre el momento en que se crea y despliega el parche de seguridad. - Seguir los principios de privilegio mínimo (POLP) reduce las posibilidades de un ataque de desbordamiento de búfer ya que los usuarios y aplicaciones tienen el permiso requerido para hacer su trabajo o realizar tareas esenciales. - Usar un lenguaje que no permita desbordamientos de búfer, como Java o Python. - Usar validación y sanitización de entrada para asegurar que los datos proporcionados por el usuario no excedan el espacio de memoria asignado para un búfer. - Usar prácticas de codificación segura, como verificar los límites de los arreglos, para prevenir desbordamientos. - Usar herramientas de seguridad como cortafuegos y sistemas de detección de intrusiones para monitorear y prevenir ataques de desbordamiento de búfer. - Mantener los sistemas y software actualizados con los últimos parches de seguridad y actualizaciones para prevenir la explotación de vulnerabilidades conocidas. - Educar a los empleados y usuarios sobre los riesgos de los ataques de desbordamiento de búfer y la importancia de seguir las mejores prácticas de seguridad. Consecuencias del desbordamiento de búfer Los ataques de desbordamiento de búfer pueden causar daños significativos a la organización y aumentar el riesgo de vulnerabilidades de seguridad. Aquí hay algunas consecuencias de sufrir un ataque de desbordamiento de búfer. 1. Inestabilidad del sistema 2. Pérdida de control de acceso 3. Pérdida de datos o financiera 4. Ejecución de código arbitrario 5. Sistema de seguridad comprometido 6. Daño reputacional Software de protección DDoS Los ataques de denegación de servicio distribuido o DDoS son un tipo de ataque cibernético en el que numerosas computadoras, a menudo comprometidas por malware, se utilizan para enviar un gran volumen de tráfico a un sitio web o red objetivo para abrumar y interrumpir el tráfico regular. El software de protección DDoS es un software de seguridad diseñado para proteger contra ataques DDoS. El software de protección DDoS identifica y filtra el tráfico malicioso del tráfico legítimo, permitiendo que el sistema objetivo funcione normalmente. Hay varios tipos de software de protección DDoS disponibles, incluyendo soluciones basadas en la nube, en las instalaciones y soluciones híbridas que combinan ambos. Algunos software de protección DDoS incluyen características como protección de cortafuegos de sitios web y prevención de intrusiones. Las empresas deben invertir en medidas de ciberseguridad como la protección DDoS para ayudar a prevenir ataques cibernéticos. Cada empresa tiene diferentes necesidades, y elegir el software adecuado para su empresa ayudará a estar mejor preparado. Aquí hay una cuadrícula de software para ayudar a elegir entre los mejores del mercado. Protege tus activos digitales A pesar de estas precauciones, los desbordamientos de búfer aún pueden ocurrir. Por lo tanto, las organizaciones necesitan medidas de ciberseguridad robustas para detectar y responder a estos ataques a tiempo. Tales medidas pueden incluir evaluaciones de seguridad regulares, monitoreo del tráfico de red y planes de respuesta a incidentes para contener y remediar rápidamente cualquier ataque. En general, los desbordamientos de búfer son una amenaza seria para la seguridad digital. Las organizaciones pueden protegerse a sí mismas y a sus datos sensibles implementando una validación de entrada adecuada y medidas de seguridad contra las consecuencias de un ataque de desbordamiento de búfer.