PXoM: Una Nueva Defensa Contra Ataques JIT-ROP
Descubre PXoM, la defensa innovadora contra ataques de corrupción de memoria.
Chenke Luo, Jiang Ming, Mengfei Xie, Guojun Peng, Jianming Fu
― 7 minilectura
Tabla de contenidos
- Entendiendo los Ataques de Corrupción de Memoria
- ¿Qué Tiene de Especial PXoM?
- El Papel de los Datos Embebidos
- Poniendo a PXoM a Prueba
- Cómo Funciona PXoM: Un Vistazo Rápido
- Evaluación de Rendimiento: Manteniéndolo Ligero
- Servidores Web y Bases de Datos Evaluadas
- Beneficios de PXoM
- Conclusión: El Futuro de PXoM
- Fuente original
- Enlaces de referencia
En el mundo de las computadoras, la batalla entre buenos y malos actores sigue en marcha. Por un lado, están los defensores tratando de mantener sus sistemas a salvo de ataques sigilosos. Por el otro, hay atacantes intentando infiltrarse y explotar vulnerabilidades. Uno de los métodos más astutos que usan los atacantes se llama JIT-ROP. ¡Es como un ladrón que se lleva tus cosas de valor justo cuando te das la vuelta!
Para contrarrestar esta táctica problemática, los investigadores han desarrollado un nuevo enfoque llamado PXoM. Imagina PXoM como un portero en un club de alta tecnología, asegurándose de que solo los invitados autorizados (datos) puedan entrar mientras mantiene fuera a los no deseados (atacantes).
PXoM está diseñado para proteger programas de software, especialmente aquellos codificados en lenguajes más antiguos como C/C++. Estos lenguajes a menudo tienen fallos que pueden ser explotados por atacantes. Lo que hace PXoM es crear un entorno seguro donde los datos pueden descansar tranquilos, sabiendo que no serán accesibles por los malos.
Entendiendo los Ataques de Corrupción de Memoria
Antes de profundizar más en PXoM, es esencial entender la idea de los ataques de corrupción de memoria. Piensa en la memoria como un gran espacio digital donde los programas almacenan su información importante. A veces, los atacantes pueden colarse en este espacio y desordenarlo, haciendo que los programas se bloqueen o se comporten de manera extraña. ¡Es como si alguien pusiera un globo en tu silla favorita-sorpresivo e inconveniente!
La corrupción de memoria puede tomar muchas formas, pero una particularmente complicada es JIT-ROP. Esta técnica permite a los atacantes reutilizar partes de código existente para crear acciones maliciosas sin necesidad de inyectar el suyo propio. Así que, en lugar de entrar por una puerta, ¡usan ingeniosamente las ventanas!
Para defenderse de estos ataques, los desarrolladores han intentado varias estrategias, como mezclar el código para que los atacantes no puedan encontrarlo fácilmente. También evitan que el mismo espacio de memoria sea tanto escribible como ejecutable-piensa en esto como no permitir que la misma persona cocine y coma en la cocina al mismo tiempo.
¿Qué Tiene de Especial PXoM?
PXoM se destaca porque aborda algunas de las deficiencias de las defensas anteriores. En lugar de simplemente levantar una barricada, PXoM da un paso más al permitir también el acceso legítimo a los datos necesarios para que los programas funcionen. Es como dejar pasar al repartidor de pizza mientras mantienes fuera a los invitados no deseados en tu fiesta.
Esto no requiere hacer cambios importantes en el software más antiguo, permitiendo que funcione sin problemas. Esto es un gran problema porque muchos programas antiguos no se llevan bien con los nuevos trucos de seguridad, lo que lleva a frustraciones y contratiempos en el rendimiento.
PXoM utiliza una forma sofisticada pero eficiente de gestionar permisos, lo que significa que puede diferenciar entre una solicitud de lectura inofensiva de un programa y una maliciosa de un atacante.
El Papel de los Datos Embebidos
En el mundo de la programación, los datos embebidos se refieren a pequeños fragmentos de información que residen dentro del propio código. Por ejemplo, si estás construyendo un juego, la imagen de un lindo personaje podría estar embebida en el código del juego. Esto puede ser muy útil, pero también abre la puerta para que los atacantes manipulen estos datos si no están debidamente protegidos.
El gran desafío es averiguar cómo proteger estos datos sin complicar demasiado las cosas o ralentizar el programa. ¡Ahí es donde PXoM brilla de nuevo! Puede gestionar permisos de forma fina, permitiendo que los datos necesarios sean leídos mientras mantiene el resto bajo llave.
Poniendo a PXoM a Prueba
Como cualquier nuevo método de seguridad, PXoM necesita demostrar su valía. Los investigadores realizaron una variedad de pruebas para asegurarse de que podía manejar la presión.
Imagina un campamento de entrenamiento para un nuevo recluta: PXoM fue sometido a una serie de desafíos rigurosos para probar su valía. Evaluaron qué tan bien podía protegerse contra JIT-ROP, cómo se desempeñaba bajo un uso intensivo y cómo afectaba la velocidad general del programa.
Los resultados fueron prometedores. PXoM mostró que podía mantener a los atacantes a raya sin ralentizar el sistema. Los programas que empleaban PXoM sólo tenían un pequeño trabajo extra que hacer, como un empujón amistoso en lugar de un tackle completo.
Cómo Funciona PXoM: Un Vistazo Rápido
Ahora que sabemos que PXoM es efectivo, echemos un vistazo a cómo opera detrás de escena.
En su núcleo, PXoM utiliza nuevas características de hardware llamadas Claves de Protección de Memoria para hacer cumplir sus políticas. Piensa en estas claves como pases VIP especiales que controlan quién puede leer qué áreas de la memoria. PXoM asigna diferentes permisos a diferentes partes de la memoria, actuando como un portero bien entrenado que sabe exactamente quién debería ser admitido.
Cuando un programa intenta leer de la memoria, PXoM verifica si esa solicitud es legítima. Si lo es, la lectura se lleva a cabo. Si no lo es, el programa es bloqueado. Así, PXoM puede asegurarse de que solo las personas (o datos) correctos tengan acceso a la memoria, ¡manteniendo a los atacantes afuera en el frío!
Evaluación de Rendimiento: Manteniéndolo Ligero
El rendimiento es vital cuando se trata de seguridad. Imagina tener un sistema de seguridad que es tan pesado que hace que las operaciones de tu negocio se deslenticen. ¡Eso no va a ayudar a nadie!
PXoM fue probado usando varias pruebas de referencia para ver su impacto en velocidad y eficiencia. Los resultados mostraron que los programas que corrían PXoM tenían solo una desaceleración mínima, típicamente variando entre aproximadamente 0.22% y 0.82%. Para ponerlo en perspectiva, ¡es como agregar una pequeña piedra a una mochila llena de rocas-apenas notorio!
Servidores Web y Bases de Datos Evaluadas
PXoM también fue evaluado en aplicaciones del mundo real, como servidores web y bases de datos. Cada uno fue sometido a diversas cargas de trabajo para ver cómo se desempeñaba la protección en la práctica. Los hallazgos mostraron que incluso con tráfico pesado, PXoM mantenía fuertes defensas mientras mantenía bajo el uso de recursos.
Beneficios de PXoM
Los beneficios de PXoM son numerosos:
- Aumento de la Seguridad: Efectivamente contrarresta los ataques JIT-ROP, manteniendo los sistemas más seguros.
- Compatibilidad con Programas Antiguos: El software más antiguo no necesita cambios significativos para funcionar con PXoM, facilitando su adopción por parte de las organizaciones.
- Impacto Mínimo en el Rendimiento: No pesa a los programas, permitiéndoles funcionar sin problemas incluso mientras están protegidos.
En resumen, PXoM es como actualizar el sistema de defensa de tu castillo sin tener que derribar ninguna pared.
Conclusión: El Futuro de PXoM
A medida que las amenazas cibernéticas continúan evolucionando, la necesidad de medidas de seguridad robustas como PXoM se vuelve aún más crítica. Al combinar controles de acceso eficientes, compatibilidad con software antiguo y un impacto mínimo en el rendimiento, PXoM está listo para enfrentar los desafíos planteados por actores malintencionados.
En un mundo donde cada byte cuenta, tener un portero como PXoM asegura que tus datos permanezcan justo donde pertenecen-¡seguros y sanos! A medida que avanzamos, PXoM podría convertirse en un elemento básico en la seguridad del software, ayudando a los defensores a mantenerse un paso por delante de la curva.
Entonces, la próxima vez que escuches sobre la última novedad en seguridad, recuerda que detrás de escena hay innovaciones como PXoM trabajando arduamente para mantener nuestras vidas digitales seguras y sin problemas.
Título: Retrofitting XoM for Stripped Binaries without Embedded Data Relocation
Resumen: In this paper, we present PXoM, a practical technique to seamlessly retrofit XoM into stripped binaries on the x86-64 platform. As handling the mixture of code and data is a well-known challenge for XoM, most existing methods require the strict separation of code and data areas via either compile-time transformation or binary patching, so that the unreadable permission can be safely enforced at the granularity of memory pages. In contrast to previous approaches, we provide a fine-grained memory permission control mechanism to restrict the read permission of code while allowing legitimate data reads within code pages. This novelty enables PXoM to harden stripped binaries but without resorting to error-prone embedded data relocation. We leverage Intel's hardware feature, Memory Protection Keys, to offer an efficient fine-grained permission control. We measure PXoM's performance with both micro- and macro-benchmarks, and it only introduces negligible runtime overhead. Our security evaluation shows that PXoM leaves adversaries with little wiggle room to harvest all of the required gadgets, suggesting PXoM is practical for real-world deployment.
Autores: Chenke Luo, Jiang Ming, Mengfei Xie, Guojun Peng, Jianming Fu
Última actualización: Dec 3, 2024
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2412.02110
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.02110
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
Gracias a arxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.
Enlaces de referencia
- https://zenodo.org/records/14251050
- https://zenodo.org/records/13892220
- https://zenodo.org/records/14251155
- https://github.com/junxzm1990/x86-sok
- https://docs.vmware.com/en/VMware-Workstation-Pro/17/com.vmware.ws.using.doc/GUID-DDCBE9C0-0EC9-4D09-8042-18436DA62F7A.html
- https://docs.vmware.com/en/VMware-vSphere/7.0/com.vmware.vsphere.hostclient.doc/GUID-8ABDB2E1-DDBF-40E3-8ED6-DC857783E3E3.html
- https://phoenixnap.com/kb/build-linux-kernel
- https://dx.doi.org/10.14722/ndss.2025.240825