Menu dostępności

Microsoft i Intel wykorzystują algorytmy analizy obrazu do wykrywania malware

Być może doczekaliśmy się przełomu w wykorzystaniu sztucznej inteligencji do analizy i wykrywania złośliwego oprogramowania. Sprawcą tego zamieszenia jest kolaboracja dwóch technologicznych gigantów – Microsoftu i Intela. Współpracują oni nad projektem badawczym, w którym wykorzystywane jest nowatorskie podejście do wykrywania i klasyfikacji malware. O klasycznym użyciu algorytmów uczenia maszynowego w cyberbezpieczeństwie pisaliśmy w artykule tutaj.

Projekt nosi nazwę STAMINA (ang. Static Malware-as-Image Network Analysis) i opiera się na przekształcaniu próbek złośliwego oprogramowania w obrazy w skali szarości, przepuszczaniu ich przez głęboką sieć neuronową i wyszukaniu wzorców strukturalnych charakterystycznych dla próbek złośliwego oprogramowania.
Od razu pojawia się pytanie – po co tak sobie utrudniać? Nic bardziej mylnego. Głębokie sieci neuronowe (ang. Deep Neural Networks, DNN) dają zdumiewające rezultaty, jeśli chodzi o wykrywanie charakterystycznych obiektów na obrazach. Wszystkie dzisiejsze nowoczesne technologie pozwalające na wyłuskanie obrazów z kamer, interesujących danych i przetworzenie ich, korzystają właśnie z implementacji DNN. Jeśli da się wykorzystać ten fakt w analizie próbek pod kątem złośliwego kodu, to zdecydowanie warto spróbować.


Jak działa STAMINA?

Zespół Intel-Microsoft opowiedział o całym procesie, jaki zachodzi, gdy analizowany jest plik pod kątem złośliwego kodu. Składa się on z kilku kroków.

  1. Pierwszy polega na pobraniu pliku wejściowego w postaci binarnej, zero-jedynkowej, i przekształceniu go w strumień surowych pikseli. Każdy bajt odpowiada jednemu pikselowi, a jego wartość od 0 do 255 to intensywność piksela w skali szarości.
  2. Następnie, jednowymiarowy strumień pikseli przekształcany jest na macierz pikseli, czyli obraz 2D, tak aby algorytmy analizy obrazu mogły go przeanalizować. Szerokość obrazu dobierana jest statycznie w zależności od rozmiaru strumienia. Wysokość wynika następnie z podzielenia strumienia danych przez wybraną wartość szerokości.
  3. Po złożeniu surowego strumienia pikseli w obraz 2D, naukowcy zmieniają wymiar uzyskanego zdjęcia na mniejszy. Ustalono bowiem, że odpowiednia operacja zmniejszenia wymiarów nie wpływa negatywnie na wynik klasyfikacji, a jest to konieczny krok, aby sieć neuronowa nie musiała pracować na obrazach składających się z miliardów pikseli, co spowalnia przetwarzanie.
  4. Zredukowane obrazy są potem wprowadzane do głębokiej sieci neuronowej (DNN), która przetwarza go i klasyfikuje jako plik czysty od malware bądź zainfekowany.

Microsoft podaje, że dostarczył 2,2 miliona zainfekowanych plików PE (Portable Executable), które służyły do nauczenia sieci i późniejszych testów. Naukowcy wykorzystali 60% próbek do wstępnego nauczenia algorytmu, 20% do sprawdzenia i weryfikacji oraz pozostałe 20% do faktycznych testów.

Ostatecznie udało się osiągnąć dokładność wynoszącą 99,07% w identyfikacji malware, przy współczynniku false positive wynoszącym 2,58%.


Co mówi Microsoft?

Microsoft otwarcie przyznaje, że zaczyna mocno inwestować w machine learning na wielu płaszczyznach, nie tylko w bezpieczeństwie. Sam projekt STAMINA uważa, za duży sukces i widzi jego zastosowanie jako moduł w aplikacji Defender wdrażany na serwery i stacje klienckie z systemami Windows. Przyznaje również, że nowatorskie podejście jest precyzyjne i szybkie oraz pozwala wykryć nieznany złośliwy kod w pliku wykonywalnym, ale ograniczeniem jest rozmiar takiego pliku. Przy większych plikach czas przetwarzania znacząco się wydłuża, a dokładność klasyfikacji maleje. „W przypadku aplikacji o większych rozmiarach STAMINA staje się mniej skuteczna z powodu ograniczeń w konwertowaniu miliardów pikseli na obrazy JPEG, a następnie redukcji rozmiaru”. Firma z Redmont dodaje, że korzysta już z wielu modeli uczenia maszynowego, które wspomagają wykrywanie malware po stronie klienta czy przetwarzają i analizują przechwyconą próbkę w chmurze. Głównie z tego powodu, Microsoft może odnieść sukces w implementacji nowej metody, opartej o głębokie uczenie. Posiadanie setek milionów wdrożeń Windows Defender na końcówkach w naturalnym środowisku, to ogromny zasób próbek i danych uczących dla algorytmów machine learning. Microsoft sam chwali się tym faktem i przyznaje, że dzięki temu osiągnęli tak dużą skuteczność.


Podsumowanie

Klasyczne metody wykrywania złośliwego oprogramowania polegają na pobieraniu i porównywaniu sygnatur binarnych lub „odcisków palców” złośliwego oprogramowania. Jednak ogromny wzrost liczby sygnatur powoduje, że dopasowywanie ich jest nieefektywne. Inne podejścia obejmują analizę statyczną i dynamiczną, które mają zalety i wady. Analiza statyczna dezasembluje kod, ale jej działanie może być nieskuteczne z powodu zaciemnienia kodu przez atakującego. Analiza dynamiczna, choć może rozpakować kod i dokładnie go przeanalizować, może być czasochłonna i również nieskuteczna. Wydaje się być nieuniknione, że rolę ochrony przed złośliwym oprogramowaniem w końcu w pełni przejmie sztuczna inteligencja i rozwijany deep learning. Dzięki zastosowanemu podejściu Microsoft razem z Intel, staje się to coraz bardziej możliwe.

Popularne

Atak bez hasła na Microsoft 365. Przestępcy przejmowali sesje i obchodzili MFA

Atak bez hasła na Microsoft 365. Przestępcy przejmowali sesje i obchodzili MFA

Kampania wykorzystująca kradzież i powtórne użycie tokenów uwierzytelniających doprowadziła do przejęcia 97 kont w 79 organizacjach. Cyberprzestępcy nie musieli łamać haseł ani ponownie przechodzić uwierzytelni...
Badacz uzyskał uprawnienia roota w najnowszym Samsung Smart TV i odkrył zaskakujące fakty

Badacz uzyskał uprawnienia roota w najnowszym Samsung Smart TV i odkrył zaskakujące fakty

Współczesne Smart TV korzystają z systemów operacyjnych, łączą się z Internetem, analizują sposób korzystania z aplikacji i mogą wspierać personalizację reklam. Pojawia się jednak pytanie, gdzie kończy...
Jak hakerzy wykorzystują PHP2Shell do uzyskania uprawnień administratora (root) na Firewallach

Jak hakerzy wykorzystują PHP2Shell do uzyskania uprawnień administratora (root) na Firewallach

Nie tak dawno obszernie analizowaliśmy dwie krytyczne luki dotyczące silnika PHP wykorzystywanego przez miliony stron internetowych. W artykule dostępnym tutaj opisywaliśmy, jak mogą być eksploatowane te po...
Jedna luka może pozwolić na przejęcie kontroli nad całą domeną. Microsoft łata krytyczną podatność Active Directory

Jedna luka może pozwolić na przejęcie kontroli nad całą domeną. Microsoft łata krytyczną podatność Active Directory

Active Directory od lat stanowi fundament zarządzania tożsamością i dostępem w środowiskach korporacyjnych. To właśnie za jego pośrednictwem organizacje kontrolują konta użytkowników, uprawnienia, dostęp do s...
Wykradanie haseł do Wifi z urządzeń sieciowych (na przykładzie modemu od UPC)

Wykradanie haseł do Wifi z urządzeń sieciowych (na przykładzie modemu od UPC)

Posiadasz urządzenie od UPC lub inne, które łączy się po Wifi? Chciałbyś poznać jego hasło do sieci? W tym artykule opiszemy sposób, dzięki któremu będziemy mogli poznać aktualne hasło do WiFi przech...