针对微软活动目录(AD)的七大高级攻击技术及相应检测方法

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一、概述

在过去的4年中,对微软活动目录(Microsoft Active Directory)的攻击一直都是Black Hat和Defcon会议关注的一大重点。演讲者们不断讲解新的攻击角度,分享他们的发现,同时也提出检测方法和防御方案。根据这些已有的信息,我认为IT部门已经完全可以构建一个安全的基础架构,并且该架构可以由安全部门来进行监控。但是,如果想要进行高质量的监控,那么还需要有良好的工具。这其实就像是一个军事基地:只在其周围建起守卫塔还不够,还需要派一些战士在守卫塔上面持续监控。

 

二、六个不容忽视的攻击方式

2.1 哈希值传递

这种攻击方法受到NTLM架构的限制,NTLM是微软在20世纪90年代发布的一种身份验证协议。要登陆到远程主机,需要存储在计算机上的密码哈希值,用于身份验证过程。该哈希值可以从计算机上提取出来。

2.2 Mimikatz

为了实现这一目的,法国的研究者Benjamin Delpy在2014年开发了Mimikatz,该实用程序允许从计算机内存中转储明文密码和NTLM哈希值。

2.3 暴力破解

如果无法实现从主机提取凭据,那么攻击者也可以选择粗暴但是有效的密码猜测技术。

2.4 net user/domain

在进行攻击之前,攻击者实际上需要一个用户名字典。当任何域成员执行net user /domain命令之后,该命令就会返回AD域用户的完整列表。

2.5 Kerberoasting攻击

如果域使用了Kerberos作为身份验证协议,那么攻击者就可以尝试进行Kerberoasting攻击。在域上进行身份验证的任何用户,都可以请求Kerberos Ticket,用于访问服务(票证授予服务Ticket Granting Service)。TGS使用运行服务用户的密码哈希值进行加密。攻击者在请求TGS后,就可以对TGS进行离线的暴力破解,这一暴破过程不会受到任何阻止。如果成功,攻击者将获得运行服务账户的密码,而这一账户通常为特权账户。

2.6 PSEXEC

在攻击者获得所需凭据之后,下一步就是要远程命令执行。使用Sysinternals中的PsExec实用程序可以轻松实现,这个实用程序非常有效,受到广大IT管理员和广大黑客的青睐。

 

三、盘点七大高级攻击技术

现在,我们将盘点7种能够实现Active Direction完全控制的黑客攻击方法。下图展现了攻击的四个步骤,而其中的每一步都对应着一套方法。

让我们首先从侦查(Reconnaissance)开始。

3.1 PowerView

PowerView是PowerSploit中的一部分,PowerSploit是一个用于渗透测试的PowerShell框架。PowerView支持Bloodhound,这是一种在AD中能对连接对象进行图形展现的工具。

使用Bloodhound,可以实现以下内容:

1、查找所有域管理员账户;

2、查找登录到主机的域管理员;

3、使用域管理会话,查找从攻击者主机到目标主机的最短路径。

上面的第三条也说明,黑客需要对主机进行攻击,才能进入域管理员账户。这种方法显著减少了攻击者对域获得完全控制所需要的时间。

PowerView与允许在AD对象(例如net.exe)上获取数据的内置使用程序之间存在区别,其区别在于PowerView使用的是LDAP,而不是SAMR。要检测这一活动,我们可以借助域控制器事件1644。通过在注册表中添加相关值,可以启动该事件的记录:

HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServicesNTDSDiagnostic\15 Field Engineering = 5

请注意,可能存在多种此类事件。同时,还有另外的一种方法,就是分析流量。由于LDAP是一种明文协议,因此所有查询都在流量中有所体现。

该框架的另一个特性,是它仅使用PowerShell,并且不具有依赖关系。此外,PowerShell v5版本包含了一个高级审计选项,在实际检测工作中非常有用。事件4104中包含脚本内容,可以在其中搜索特定于PowerView的函数名称。

3.2 SPN扫描

这个实用程序可以替代Nmap。在攻击者知道AD中存在哪些用户和哪些组之后,他还需要有关服务的信息,这样才能对攻击目标具有一个全面的了解。

通常,使用Nmap扫描端口可以得到这样的信息。但由于这些信息已经存储在AD中,所以攻击者直接从AD检索即可。查询结果如下所示:会返回包含服务类的服务主体名称SPN(该服务类针对每种服务类型是唯一的)、FQDN格式的主机名称和某些服务的端口。

有关SPN的完整列表,请参阅 https://adsecurity.org/?page_id=183

要检测SPN扫描,可以使用LDAP事件审核。

SPN扫描具有明显优于Nmap的优点,也就是准确度较高。使用Nmap时,需要连接到每个主机,并且将数据包发送到指定范围的端口,而SPN列表只是一个查询的结果。

3.3 远程会话枚举

在横向移动阶段,有一个重要的任务,就是将用户与他们所登陆的计算机相匹配。攻击者这个时候已经拥有了用户凭据(哈希值或Kerberos Ticket),同时已经搜索到受漏洞影响的主机或具有域管理员会话的主机。

在这两种情况下,攻击者的后续动作都会是:寻找可攻击目标 —> 对任意主机成功攻击 —> 上传Mimikatz —> 获得所需信息。

要检测此方案是否被使用,可以查询这两个事件:4624-成功登陆到远程系统(登录类型3)和命名管道为“srvsvc”的访问网络共享IPC$事件。

在左图中的红色标出部分,展示了SMB连接,随后连接到管道“srcsvc”。该管道允许通过服务器服务远程协议进行交互。终端主机从管道接收各种管理信息,例如,可以是NetSessEnum的请求。这一请求会返回使用其IP地址和名称登录到远程系统的完整用户列表。

通过MaxPatrol SIEM可以实现基于这两个事件与srvsvc相关性进行的检测。PT Network Attack Discovery可以基于流量分析进行类似的检测。

3.4 Overpass-the-Hash

攻击方式

Overpass-the-Hash实际上是Pass-the-Hash的升级版本。攻击者可以使用获得的NTLM哈希值进行Pass-the-Hash攻击。但由于这种攻击方式已经被大家知晓,并且容易被发现。所以产生了一种新的攻击向量——Overpass-the-Hash。

Kerberos协议专门用于防止用户密码通过任何方式在网络上发送。为避免这种情况,用户会在自己的计算机上使用密码哈希值来加密认证请求。密钥分发中心(Key Distribution Center,在域控制器上运行的特殊服务)会回复一个Ticket,以获取其他Ticket,因此这一过程也被称为票据授予票据(TGT,Ticket-Granting Ticket)。在完成这一过程之后,客户端的身份验证通过,并且在之后的10小时内都可以请求访问其他服务的Ticket。因此,如果攻击者对处于目标服务(例如ERP系统或数据库)的可信组中的用户的哈希值进行转储,那么攻击者就可以自行发出Ticket,并成功登录到目标服务。

检测方法

如果黑客使用PowerShell版本的Mimikatz进行攻击,那么日志中的脚本信息将会有所帮助,因为Invoke-Mimikatz的特征非常明显。

另一个检测手段,就是通过事件4688-创建一个对命令行进行扩展审计的进程。即使攻击者对二进制文件进行重命名,在命令行中也会包含命令,这对于Mimikatz来说非常有效。

如果要通过分析流量来检测Overpass-the-Hash攻击,可以使用以下线索:Microsoft建议在现代的域中使用AES256加密方法对身份验证请求进行加密,而Mimikatz发送的身份验证请求数据都是采用过时的加密方式ARCFOUR对数据进行加密的。

另外的一个特征是,Mimikatz发出的密钥算法套件(Cipher Suite)与合法域的套件不同,可以将此作为流量中的分析依据。

3.5 黄金票据

攻击方式

黄金票据(Golden Ticket)是一个流行的攻击方法。

攻击者可以从名为krbtgt的特殊账户中获取密码的哈希值。回顾用户密码哈希值用于签署所有TGT的过程,我们发现在这一过程中,无需向密钥分发中心进行寻址。由于Golden Ticket实际上就是一个TGT,因此攻击者可以生成这一Ticket。随后,攻击者可以向AD中的任何服务无限次发送身份验证请求,最终能够不受限制地访问目标资源。这也就是“黄金票据”这一名称的由来。

检测方法

事件4768是“TGT授予”,事件4769是“已授予AD中某些服务进行身份验证所需的服务Ticket”。

在这种情况下,我们可以推测出正常行为与攻击行为之间的差异。尽管Golden Ticket不从域控制器中请求TGT(因为它自身就生成TGT),但是它必须要请求TGS。因此,如果我们发现获得的TGT和TGS有所不同,那么就能判断出正在受到Golden Ticket攻击。

MaxPatrol SIEM使用列表,记录所有已经发出的TGT和TGS,从而实现对该攻击方法的检测。

3.6 WMI远程执行

攻击方式

攻击者在目标主机进行身份验证和获得授权后,就可以远程执行任务。WMI是一个系统中的内置机制,非常适合这种场景。在过去的几年中,WMI被攻击者普遍使用,其原因就在于WMI具有模仿合法活动的能力。

下图演示了系统内置实用程序wmic的使用过程。攻击者向该实用程序提供要连接的主机地址、凭据、进程调用Create Operator以及要在远程主机上执行的命令。

检测方法

通过检查远程登录事件4624,可以有效发现这类攻击。其中,一个重要的参数是登录ID。此外,还需要关注事件4688,该事件是“命令行创建进程”。在示例中,事件4688显示,创建的进程其父进程是WmiPrvSE.exe,这是一个用于远程管理的特殊WMI服务进程。我们可以看到发送的命令net user / add以及Logon ID,它与事件4624中的记载相同。由此,我们就可以准确地判断出该命令是从哪个主机下发的。

同样,也有基于流量分析的检测方法,我们以实际样本为例。

我们可以清楚地看到Win32进程创建的关键词,以及它将要执行的命令行。下图所示的恶意软件与WannaCry以相同的方式分布在虚拟网络上,但后者并不是进行加密,而是执行了挖矿。恶意软件使用Mimikatz和EthernalBlue漏洞,对账户进行转储,并使用其登录到网络上可以访问的主机。通过WMI,恶意软件在这些主机上运行PowerShell,并且下载了PowerShell Payload,其中包含Mimikatz、EthernalBlue和挖矿程序。

安全建议

1、针对服务的账户,设置复杂的长密码(建议25位以上),这样攻击者就无法进行Kerberoasting攻击,因为理论上无法暴力破解此类密码。

2、启用PowerShell日志记录,有助于发现各类用于攻击AD的现代化工具。

3、将操作系统升级到Windows 10和Windows Server 2016。Microsoft在新版本操作系统中增加了名为Credential Guard的安全机制,可以有效防止对NTLM哈希值和Kerberos Ticket的转储。

4、实施基于角色的访问控制。如果将AD、DC、服务器和工作站管理员的权限都分配给同一个角色,无疑是有风险的。

5、每年进行两次AD管理员更换,在更换的同时重置krbtgt(用于签署TGT的账户)密码两次。其中,更改密码两次非常重要,因为系统会同时存储当前密码和先前密码。假设网络受到攻击,并且攻击者已经得到了Golden Ticket,更改密码会使攻击者的Ticket无效,必须要再次暴力破解密码。

6、使用及时更新数据库的安全防护工具,有助于发现当前正在进行的攻击行为。

3.7 DCShadow

攻击方式

2018年1月24日,Benjamin Delpy和Vincent Le Toux在以色列的Microsoft BlueHat上发布了一个新的Mimikatz模块,用于实施DCShadow攻击。其攻击思路是,创建一个恶意域控制器,来复制AD域中的对象。研究人员定义了要进行成功复制所需要的最小Kerbero SPN集——只需要两个SPN。此外,他们还展示了一个特殊功能,可以进行强制复制。研究人员声称这种攻击方式无法被SIEM发现,一个伪造的域控制器不会向SIEM发送事件。这样一来,攻击者就可以在不为人知的情况下,使用AD和SIEM进行各种后续攻击操作。

攻击方案如下:

这种方案,需要将两个SPN添加到发送攻击的系统中。其他域控制器需要这些SPN使用Kerberos进行身份验证以进行复制。由于规范中将域控制器表示为AD基类中的nTDSDSA类对象,因此应该创建这样的对象。最后,复制将由DRSReplicaAdd函数触发。

检测方法

下图是DCShadow在流量中的示例。通过对流量进行分析,我们可以清楚看到将新对象添加到域控制器方案,然后触发复制的过程。

尽管发现该攻击方法的研究人员表示SIEM无法检测此类攻击,但我们还是找到了一种方法,能够发现网络上的可疑活动。

我们的关联中有一个合法的域控制器列表,它将在每次从域控制器进行复制时触发,而域控制器不在这个白名单之中。因此,安全人员可以进行调查,从而确认域控制器是由IT服务合法添加,还是遭受了DCShadow攻击后被添加。

DCShadow的攻击方式展现了一个新的攻击维度,也告诉我们,在信息安全的海洋中,防御者要时刻努力保持领先地位,展望未来,并能针对威胁迅速地采取行动。

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