Als sich programmierbare Computer durchsetzten, standen Softwareentwickler vor einem Problem: "Wie schafft man eine isolierte Umgebung zum Testen von Code, ohne das Risiko, das System zu beschädigen?". Die Antwort war die Schaffung eines sicheren Raums, einer so genannten Sandbox - einer sehr eingeschränkten Umgebung für die Ausführung von nicht vertrauenswürdigem Code -, in der man ausführbare Dateien explodieren lassen konnte, ohne sich Sorgen zu machen, dass die Produktionsumgebung beschädigt würde.
Es stellte sich heraus, dass diese virtuelle "Spielwiese" gut funktionierte und auf die Sicherheitsforschung ausgeweitet wurde, wo potenziell schädliche oder nicht vertrauenswürdige Software sicher ausgeführt werden konnte, ohne die physische Hardware des Host-Rechners zu beeinträchtigen oder sensible Daten zu gefährden. Durch die Beschränkung von potenziell nicht vertrauenswürdigem Code auf eine kontrollierte virtuelle Umgebung ermöglicht Sandboxing Forschern die Durchführung dynamischer Analysen und die Erkennung von Verhaltensmustern potenziell bösartiger Software. Im Rahmen der Sicherheitsforschung werden Sandbox-Systeme hauptsächlich zur "automatischen Detonation" von Malware und zur Erkennung unbekannter Malware mittels vollständiger Angriffskettenanalyse und Erkennung von Verhaltensmustern eingesetzt.
Wir werden einen Blick auf die Geschichte der Sandbox-Umgebungen werfen und darauf, wie sie von Sicherheitsanalytikern zur Bekämpfung äußerst ausweichender und anpassungsfähiger Bedrohungen eingesetzt werden.
- Was ist Sandboxing?
- Geschichte der Sandboxing-Umgebungen
- Warum es Sandboxing in der Cybersicherheit gibt
- Die Bedeutung der Sandboxing-Sicherheit
- Arten von Sandboxing-Techniken
- Vorteile von Sandboxing
- Herausforderungen und Beschränkungen
- Bewährte Praktiken für effektives Sandboxing
- Sandbox FAQs
Was ist Sandboxing?
Sandboxing ist eine Cybersicherheitspraxis, bei der eine isolierte Detonationsumgebung oder eine "Sandbox" verwendet wird, in der Sicherheitsteams verdächtige Artefakte als Teil des Incident-Response-Zyklus in einem Security Operations Center (SOC) detonieren, beobachten, analysieren, erkennen und blockieren. Diese Methode bietet eine zusätzliche Verteidigungsschicht gegen unbekannte Angriffsvektoren.
Durch den Einsatz einer Sandbox können Sicherheitsteams eine erweiterte Malware-Analyse durchführen, indem sie verdächtige Dateien in einer separaten Umgebung ausführen, die das Betriebssystem des Endbenutzers emuliert. Der Hauptvorteil von Sandboxing besteht darin, das Verhalten von ausführbaren Dateien, Skripten oder bösartigen Dokumenten zu beobachten und dadurch völlig neue und unbekannte Malware zu erkennen - oder sogar Malware, die für die Ausführung in einer bestimmten Umgebung entwickelt wurde. Es ist die nächste Evolutionsstufe nach der signaturbasierten Erkennung, die von Antivirenprogrammen (AV) eingesetzt wird.
Geschichte von Sandbox Umgebungen
Sandboxing ist ein etwas zweideutiger Begriff in der Informatik, der sich auf eine Vielzahl von Techniken bezieht. Aus der Perspektive der Softwaresicherheit wurde es 1993 als Technik zur Fehlerisolierung entwickelt. Im weiteren Sinne hat das Konzept des Experimentierens in einer sicheren Umgebung seine Wurzeln in verschiedenen Disziplinen wie dem Militär, der Softwaretechnik, der Statistik und den Sozialwissenschaften.
In jüngerer Zeit führte das Sandboxing zur Entwicklung von dynamischen Systemdomänen oder "vertrauenswürdigen Containern" auf den Betriebssystemen von Sun und "Jails" auf den FreeBSD-Betriebssystemen. Diese Sicherheitsmechanismen ermöglichen es, Programme in isolierten Bereichen innerhalb eines Betriebssystems zu starten, ohne das System zu beeinträchtigen.
Heutzutage werden Sandboxing-Techniken von vielen Softwareentwicklern und Sicherheitsexperten häufig für die Sicherheitsforschung eingesetzt. Durch die Virtualisierung sind Sandboxen auch für Endbenutzer besser verfügbar geworden.
Warum es Sandboxing in der Cybersicherheit gibt
Im Bereich der Cybersicherheit hat Sandboxing aufgrund der zunehmenden Präsenz von ausweichender Malware und fortschrittlichen Bedrohungen an Popularität gewonnen. Sandboxing wird im Allgemeinen verwendet, um:
| Verdächtige Software detonieren | Sicherheitsforscher nutzen Sandboxing, um das Verhalten von Malware sicher zu analysieren und zu untersuchen. Indem sie bösartigen Code in einer kontrollierten Umgebung explodieren lassen, können sie potenzielle Bedrohungen identifizieren und Gegenmaßnahmen entwickeln, ohne das Host-System zu gefährden. |
| Prozess-Isolierung | Zur Abschwächung von Schwachstellen. Denken Sie an PDF (Adobe) oder Chrome, die beide Sandboxing-Technologie verwenden. Vor allem PDF wurde jahrelang immer wieder ausgenutzt, was die Architektur der Prozessisolierung vorantrieb. |
| Jagd auf Bedrohungen | Durch Sandboxing können Bedrohungsjäger das Verhalten und die Eigenschaften neuer Malware kennenlernen und so ähnliche Bedrohungen aufspüren. |
Die Bedeutung von Sandboxing-Sicherheit
Sandboxing hat der Cybersicherheitsbranche einen erheblichen Stempel aufgedrückt: Laut einer Studie von Future Market Insights wird der Markt im Jahr 2022 ein Volumen von 8,1 Milliarden US-Dollar erreichen.
Wachsende Cyber-Bedrohungslandschaft
Zunehmende Raffinesse von Cyberangriffen
Da Cyberkriminelle immer fortschrittlichere und gezieltere Angriffe mit bösartigen Absichten entwickeln, wird Sandboxing immer wichtiger, um diese Bedrohungen zu erkennen und zu verhindern, bevor sie Schaden anrichten können.
Anstieg der Zero-Day-Exploits
Zero-Day-Exploits, die bisher unbekannte Schwachstellen ausnutzen, stellen ein erhebliches Risiko für Unternehmen dar. Sandboxing hilft bei der Identifizierung und Analyse dieser Bedrohungen und liefert wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung von Gegenmaßnahmen.
Die zunehmende Verbreitung von Geräten des Internet der Dinge (IoT)
Die rasche Zunahme von IoT-Geräten hat die Angriffsfläche für Cyberkriminelle vergrößert. Sandboxing kann zum Schutz dieser Geräte beitragen, indem es Anwendungen isoliert und den Zugriff auf sensible Daten einschränkt.
Arten von Sandboxing-Techniken
Es gibt zwei Hauptarten von Sandboxing-Techniken: auf Betriebssystemebene und auf Anwendungsebene.
Ebene des Betriebssystems
Virtuelle Maschinen
Eine virtuelle Maschine (VM) ist eine Form von Sandboxing, die Hardware emuliert, um mehrere Instanzen eines Betriebssystems auszuführen. VMs bieten ein hohes Maß an Isolierung zwischen dem Host- und dem Gastsystem, so dass Benutzer sicher nicht vertrauenswürdige Software ausführen oder separate Umgebungen für verschiedene Aufgaben erstellen können.
Container
Container sind eine leichtgewichtige Form der Virtualisierung, die den Kernel des Host-Betriebssystems gemeinsam nutzt, aber auch die Anwendung und ihre Abhängigkeiten isoliert. Dieser Ansatz bietet im Vergleich zu VMs eine effizientere Ressourcennutzung bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Isolationsniveaus.
Emulation
Eine Emulations-Sandbox ist eine virtuelle Umgebung, in der Software oder Systeme zum Zweck des Testens, der Explosion oder der Sicherheitsanalyse emuliert oder simuliert werden können. Emulations-Sandboxen schaffen eine isolierte Umgebung für Software oder Systeme und schirmen sie vom Host-Betriebssystem und anderen Anwendungen ab, um das Risiko von Schäden oder Störungen zu minimieren. Diese Sandboxen enthalten Sicherheitsmaßnahmen, um zu verhindern, dass Malware oder bösartige Software entweicht und sich auf das Hostsystem auswirkt. Sie finden breite Anwendung in der Cybersicherheit, um Malware und Bedrohungen sicher zu entlarven und zu analysieren. MetaDefender Sandbox dient als Beispiel für eine emulationsbasierte Sandbox. Darüber hinaus erweisen sie sich als nützlich, um die Kompatibilität von Software mit verschiedenen Betriebssystemen und Hardwarekonfigurationen zu testen.
Wie lässt sich eine emulationsbasierte Sandbox mit einem Container oder einer virtuellen Maschine vergleichen?
Eine emulationsbasierte Sandbox wie Qiling oder QEMU unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von einem Container oder einer virtuellen Maschine:
- Emulationsbasierte Sandboxen emulieren die zugrunde liegende Hardware-Architektur, während virtuelle Maschinen und Container die zugrunde liegende Host-Hardware-Architektur gemeinsam nutzen. Das bedeutet, dass emulationsbasierte Sandboxen Code von verschiedenen Architekturen ausführen können, z. B. ARM auf einem x86-basierten Rechner, während virtuelle Maschinen und Container dies nicht können.
- Emulationsbasierte Sandboxen haben in der Regel einen höheren Overhead als virtuelle Maschinen oder Container, da sie in einer vollständig emulierten Umgebung ausgeführt werden. Dies kann sie langsamer und ressourcenintensiver machen.
- Emulationsbasierte Sandboxen sind in der Regel isolierter und sicherer als virtuelle Maschinen oder Container, da sie nicht auf den Kernel des Host-Betriebssystems oder andere Ressourcen zugreifen. Dies macht sie zu einer guten Wahl für die Analyse und das Testen von Malware oder anderem potenziell schädlichen Code.
- Container und virtuelle Maschinen sind in der Regel einfacher einzurichten und zu verwenden als emulationsbasierte Sandboxen, da sie auf etablierten und weithin unterstützten Technologien beruhen.
Insgesamt sind emulationsbasierte Sandboxen ein leistungsfähiges Werkzeug für die Analyse und das Testen von Software und Systemen in einer kontrollierten Umgebung, aber sie haben einen höheren Overhead und können schwieriger einzurichten und zu verwenden sein als virtuelle Maschinen oder Container. Die Wahl der zu verwendenden Technologie hängt von den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalls ab.
Anwendungsebene
Software Wrappers
Diese fungieren als Schutzschicht um eine Anwendung, schränken ihre Berechtigungen ein und kontrollieren ihren Zugriff auf Systemressourcen. Diese Art von Sandboxing ist nützlich, um potenziell schädliche Anwendungen einzuschränken und sie dennoch funktionieren zu lassen.
Webbrowser-Sandboxen
Moderne Webbrowser verwenden Sandboxing-Techniken, um Webinhalte vom System des Benutzers zu isolieren. Dies hilft, die Benutzerdaten vor bösartigen Websites oder Skripten zu schützen, die versuchen könnten, Schwachstellen im Browser oder Betriebssystem auszunutzen.
Vorteile von Sandboxing
Sandboxing bietet eine breite Palette von Sicherheitsvorteilen, die den Schutz eines Unternehmens vor unbekannten und bekannten Sicherheitsrisiken verbessern.
Erhöhte Sicherheit
Sandboxing bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene durch die Erkennung und Isolierung von Malware und bösartiger Software. Durch die Ausführung von verdächtigem Code in Sandbox-Testumgebungen können Benutzer das Risiko von Sicherheitsverletzungen minimieren und ihre wertvollen Daten schützen.
Schutz vor unbekannten Bedrohungen
Die Verwendung einer Sandbox ist eine zuverlässige Methode zur Abwehr unbekannter Bedrohungen oder fortgeschrittener Malware, die sich einfachen Erkennungsmethoden entziehen. Zero-Day-Bedrohungen können signaturbasierten Erkennungsmechanismen entgehen, so dass ihre Auslösung in einer sicheren und isolierten Umgebung Unternehmen vor katastrophalen Angriffen schützt.
Besser verwertbare Informationen
Wissen ist Macht, und Sandbox-Tests bieten eine Fundgrube an verwertbaren Informationen, die es Unternehmen ermöglichen, ein klares Bedrohungsprofil zu erstellen, das für die Abwehr künftiger ähnlicher Bedrohungen äußerst nützlich ist.
Grenzen und Herausforderungen des Sandboxing
Performance Overhead & Skalierbarkeit
Eine der wichtigsten Einschränkungen von Sandboxing ist der mit der Virtualisierung verbundene Leistungs-Overhead. Die Ausführung von Anwendungen in einer Sandbox kann zusätzliche Ressourcen erfordern, was zu langsameren Ausführungszeiten führt. Es ist in der Regel unpraktisch, jede Datei in einer Umgebung ohne umfangreiche Infrastruktur in eine Sandbox zu packen. Daher wird Sandboxing in der Regel als Zusatztechnologie in einen breiteren Verarbeitungstrichter integriert.
Ausweichtechniken
Die Entwickler von Schadprogrammen entwickeln ständig neue Techniken, um die Erkennung zu umgehen. Wenn sie erkennen, dass sie in einer Sandbox-Umgebung ausgeführt werden, können diese verdächtigen Programme ihr Verhalten ändern oder die Ausführung verzögern, um die Analyse und Erkennung zu umgehen. Aus diesem Grund ist auch die Sicherheit der Sandbox ein wichtiger Faktor, der berücksichtigt werden muss.
Hohe Komplexität
Die Implementierung und Wartung von Sandbox-Umgebungen kann komplex und zeitaufwändig sein. Unternehmen müssen sicherstellen, dass sie über die notwendigen Fachkenntnisse und Ressourcen verfügen, um diese Umgebungen effektiv zu verwalten.
Bewährte Praktiken für effektives Sandboxing
Schaffen Sie eine goldene Umgebung
Die größte Herausforderung liegt in der Analyse von Beispielen in verschiedenen Umgebungen oder idealerweise in der exakten Zielumgebung, wenn alle Endpunkte standardisiert sind. Nehmen wir zum Beispiel einen Exploit, der nur auf Adobe Reader v9 aktiviert wird. Ohne das Testen von Samples auf einer breiten Palette von Adobe-Versionen wird es schwierig, den Exploit auszulösen. Angesichts der unendlichen Kombinationen von Anwendungsstapeln und Umgebungen besteht der optimale Ansatz darin, eine virtuelle Umgebung zu schaffen, die als "goldene Umgebung" dient und die optimierte Endpunktkonfiguration nachahmt. Im Idealfall sehen alle Endgeräte in der Unternehmensumgebung "gleich aus" und verwenden denselben Anwendungsstack und dieselbe Version.
Einsatz von Sicherheitsleitplanken für eine virtuelle Maschine
Um die Sicherheit der Sandbox zu verbessern, sollten Sie bei der Verwendung einer Sandbox immer Sicherheitsleitplanken installieren, die sensible persönliche Informationen oder sensible Daten erkennen. Bestimmte Schutzmechanismen können auch verhindern, dass Malware aus der Sandbox-Umgebung ausbricht.
Überprüfung auf Falschmeldungen durch Übermittlung harmloser Dateien
Falschmeldungen können den Arbeitsablauf in Ihrem Unternehmen beeinträchtigen, da die Experten von IT weitere Analysen durchführen müssen, um sicherzustellen, dass die Dateien sicher sind. Um False Positives auf ein Minimum zu reduzieren, sollten Sie von Zeit zu Zeit harmlose Dateien in die Sandbox aufnehmen. Wenn ein falsches Positiv erkannt wird, liegt möglicherweise ein Problem mit den Definitionen der Sandbox vor.
Verfolgen Sie einen mehrschichtigen Sicherheitsansatz
Sandboxing sollte nicht als einzige Sicherheitsmaßnahme eingesetzt werden. Sie ist am effektivsten, wenn sie mit anderen Sicherheitstools und -praktiken wie Firewalls, Intrusion-Detection-Systemen und heuristischen Scans kombiniert wird. Die Implementierung einer Defense-in-Depth-Strategie bietet mehrere Schutzschichten, die es Angreifern erschweren, ein System zu kompromittieren.
Kontinuierliche Überwachung derSoftware auf bösartigen Code
Sandboxen, die eine kontinuierliche Überwachung ermöglichen, sind für Bedrohungsjäger und Sicherheitsexperten von großem Wert. Wenn sie wissen, wie Malware Anfragen sendet und mit der Sandbox-Umgebung interagiert, können sie wertvolle Erkenntnisse für künftige Sicherheitsmaßnahmen gewinnen.
Schlussfolgerung
Sandboxing ist eine wertvolle Sicherheitslösung in der modernen Cybersicherheit, die ein leistungsstarkes Mittel zum Schutz digitaler Bereiche darstellt. Sie ermöglicht die sichere Ausführung von nicht vertrauenswürdigem Softwarecode, die Analyse von Malware und das kontrollierte Testen neuer Anwendungen, während gleichzeitig der Anwendungszugriff auf sensible Daten und Ressourcen eingeschränkt wird.
Sandbox FAQ
F: Kann Sandboxing herkömmliche Antiviren-Software ersetzen?
A: Sandboxing ist kein Ersatz für herkömmliche Antiviren-Software. Es ist am effektivsten, wenn es mit anderen Sicherheitstools und -praktiken wie Firewalls, Intrusion-Detection-Systemen und Antiviren-Software kombiniert wird, um eine umfassende Defense-in-Depth-Strategie zu schaffen.
F: Kann Sandboxing vor allen Arten von Malware schützen?
A: Sandboxing ist zwar ein wirksames Instrument zur Erkennung und Isolierung vieler Arten von Malware, aber es kann nicht alle Bedrohungen abfangen. Manche Malware kann die Sandbox-Erkennung umgehen, indem sie ihr Verhalten ändert oder die Ausführung verzögert. Der Einsatz eines mehrschichtigen Sicherheitsansatzes kann helfen, diese Herausforderungen zu bewältigen.
F: Kann Sandboxing die Leistung meines Systems oder meiner Anwendungen beeinträchtigen?
A: Sandboxing kann aufgrund der zusätzlichen Ressourcen, die für die Virtualisierung oder Isolierung benötigt werden, einen Leistungs-Overhead verursachen. Diese Auswirkung kann je nach Sandboxing-Technik und der spezifischen Anwendung, die in einer Sandbox untergebracht ist, variieren.
F: Was ist die Windows-Sandbox-Umgebung?
A: Windows Sandbox bietet eine leichtgewichtige Desktop-Umgebung zur sicheren Ausführung von Anwendungen in Isolation. Software , die in der Sandbox-Umgebung installiert wird, bleibt "sandboxed" und wird getrennt vom Host-Rechner ausgeführt. Eine Sandbox ist temporär. Wenn sie geschlossen wird, werden die gesamte Software, die Dateien und der Status gelöscht.
