Компьютерные вирусы, их распространение и механизмы действия. Современные антивирусные системы

План.

1. Введение. Появление компьютерных вирусов.
1. Информационная безопасность.
2. История появления вирусов.
2. Основная часть. Компьютерные вирусы, их распространение и механизмы действия. Современные антивирусные системы.
1. Компьютерные вирусы.
1. Что такое компьютерный вирус?
2. Разновидности вирусов.
3. Источники компьютерных вирусов.
2. Борьба с компьютерными вирусами: антивирусные программы.
1. Антивирусные программы, их типы.
2. Сравнительная характеристика антивирусных программ.
3. Заключение. Оценка перспектив и возможности совершенствования антивирусных систем.

I. Введение. Появление компьютерных вирусов, необходимость защиты от вирусных программ.

Мы живем на стыке  двух тысячелетий, когда человечество вступило в эпоху новой научно-технической  революции. К концу двадцатого века люди овладели многими тайнами превращения вещества и энергии и сумели использовать эти знания для улучшения своей жизни. Но кроме вещества и энергии в жизни человека огромную роль играет еще одна составляющая - информация. В середине нашего столетия появились специальные устройства - компьютеры, ориентированные на хранение и преобразование информации. В связи со стремительным развитием информационных технологий и их проникновением во все сферы человеческой деятельности возросло количество преступлений, направленных против информационной безопасности. Сегодня массовое применение персональных компьютеров, к сожалению, оказалось связанным с появлением программ-вирусов, препятствующих нормальной работе компьютера, разрушающих файловую структуру дисков и наносящих ущерб хранимой в компьютере информации. Несмотря на принятые во многих странах законы о борьбе с компьютерными преступлениями и разработку специальных программных средств защиты от вирусов, количество новых программных вирусов постоянно растет. Это требует от пользователя персонального компьютера знаний о природе вирусов, способах заражения вирусами и защиты от них.

С каждым днем вирусы становятся все более изощренными, что приводит к существенному  изменению профиля угроз. Компьютерные вирусы были и остаются одной из наиболее распространенных причин потери информации. Известны случаи, когда вирусы блокировали работу организаций и предприятий. Более того, несколько лет назад был зафиксирован случай, когда компьютерный вирус стал причиной гибели человека - в одном из госпиталей Нидерландов пациент получил летальную дозу морфия по той причине, что компьютер был заражен вирусом и выдавал неверную информацию.

Создание компьютерных вирусов можно квалифицировать  с юридической точки зрения как  преступление. Интересны причины, заставляющие квалифицированных программистов создавать компьютерные вирусы, ведь это работа не оплачивается и не может принести известности. По-видимому, для создателей вирусов это способ самоутверждения, способ доказать свою квалификацию и способности. Созданием компьютерных вирусов занимаются квалифицированные программисты, по тем или иным причинам не нашедшие себе место в полезной деятельности, в разработке прикладных программ, страдающие болезненными самомнением или комплексом неполноценности. Становятся создателями вирусов и те молодые программисты, которые испытывают трудности в общении с окружающими людьми, не встречают признания со стороны специалистов, которым чужды понятие морали и этики компьютерной сферы деятельности. Также созданием вирусов могут заниматься сами производители антивирусных программ в целях наживы. Создав новый вирус или модифицировав старый, производители незамедлительно выпускают антивирусные средства для борьбы с ними, обгоняя тем самым своих конкурентов.

О появлении первого компьютерного вируса много разных мнений. Доподлинно только известно, что на машине Чарльза Бэббиджа, считающегося изобретателем первого компьютера, его не было, а на Univax 1108 и IBM 360/370, в середине 1970-х годов они уже были «Pervading Animal» и «Christmas tree»). В 1949 году ученый Джон фон Нейманн (John von Neumann) разработал математическую теорию создания самовоспроизводящихся программ. Это была первая теория создания компьютерных вирусов, вызвавшая весьма ограниченный интерес у научного сообщества. В 1959 году журнал Scientific American опубликовал статью Л.С. Пенроуза, посвященную самовоспроизводящимся механическим структурам. В ней была описана простейшая двумерная модель самовоспроизводящихся механических структур, способных к активации, размножению, мутациям, захвату. Позднее другой ученый Ф.Ж. Шталь реализовал данную модель на практике с помощью машинного кода на IBM 650. В конце 1960-х начале 1970-х на информационных носителях периодически появлялись программы, которые получили название «кролик» (the rabbit). Эти программы клонировали себя, занимали системные ресурсы и таким образом снижали производительность системы. Скорее всего «кролики» не передавались от системы к системе и являлись сугубо местными явлениями - ошибками или шалостями системных программистов, обслуживавших компьютер. Первый же инцидент, который смело можно назвать эпидемией «компьютерного вируса», произошел на системе Univax 1108. Вирус, получивший название «Pervading Animal», дописывал себя к выполняемым файлам - делал практически то же самое, что тысячи современных компьютерных вирусов. В первой половине 1970-х годов под операционную систему Tenex создан вирус «The Creeper», использовавший для своего распространения глобальные компьютерные сети.( В 1974году создана сеть Telenet – коммерческая версия ARPANET). Вирус был в состоянии самостоятельно войти в сеть через модем и передать свою копию удаленной системе. Для борьбы с этим вирусом была создана программа «The Reeper» - первая известная антивирусная программа. В начале 1980-х компьютеры становятся все более и более популярными. Появляется все больше и больше программ, авторами которых являются не софтверные фирмы, а частные лица, причем эти программы имеют возможность свободного хождения по различным серверам общего доступа - BBS. Результатом этого является появление большого числа разнообразных «троянских коней» - программ, которые при их запуске наносят системе какой-либо вред. В 1981 году произошла «эпидемия» загрузочного вируса «Elk Cloner» на компьютерах Apple II. Вирус записывался в загрузочные сектора дискет, к которым шло обращение. Проявлял он себя весьма многосторонне - переворачивал экран, заставлял мигать текст на экране и выводил разнообразные сообщения. Вирус распространялся через «пиратские» компьютерные игры. В 1986 году случилась уже «пандемия» (глобальное распространение) первого IBM-PC вируса «Brain». Вирус, заражающий 360Kб дискеты, практически мгновенно разошелся по всему миру. Причиной такого «успеха» являлась скорее всего неготовность компьютерного общества к встрече с таким явлением, как компьютерный вирус. Вирус был написан в Пакистане братьями Basit и Amjad Farooq Alvi, оставившими в вирусе текстовое сообщение, содержащее их имена, адрес и телефонный номер. Как утверждали авторы вируса, они являлись владельцами компании по продаже программных продуктов и решили выяснить уровень пиратского копирования в их стране. К сожалению, их эсперимент вышел за границы Пакистана. Интересно, что вирус «Brain» являлся также и первым стелс-вирусом - при попытке чтения зараженного сектора он «подставлял» его незараженный оригинал. В том же 1986 году программист по имени Ральф Бюргер (Ralf Burger) обнаружил, что программа может делать собственные копии. В декабре 1987 произошла первая известная повальная эпидемия сетевого вируса «Cristmas Tree» 9-го декабря вирус был запущен в сеть в одном из университетов Западной Германии и затем - в сеть IBM VNet. Через четыре дня (13 декабря) вирус парализовал сеть - она была забита его копиями. При запуске вирус выводил на экран изображение новогодней елочки и рассылал свои копии всем пользователям сети, чьи адреса присутствовали в соответствующих системных файлах. В этом году написана первая книга об искусстве создания и борьбы с вирусами. Её написал американский программист Ральф Бюргер. Книга называлась «Компьютерные вирусы. Болезнь высоких технологий» и стала «букварём» начинающих создателей вирусов. В пятницу 13-го мая 1988-го года сразу несколько фирм и университетов нескольких стран мира «познакомились» с вирусом «Jerusalem» - в этот день вирус уничтожал файлы при их запуске. Это, пожалуй, один из первых MS-DOS-вирусов, ставший причиной настоящей пандемии - сообщения о зараженных компьютерах поступали из Европы, Америки и Ближнего Востока. Название, кстати, вирус получил по месту одного из инцидентов - университета в Иерусалиме. Ноябрь 1988: повальная эпидемия сетевого вируса Морриса (другое название - Internet Worm). Вирус заразил более 6000 компьютерных систем в США (включая NASA Research Institute) и практически парализовал их работу. По причине ошибки в коде вируса он, как и вирус-червь «Cristmas Tree», неограниченно рассылал свои копии по другим компьютьерам сети и, таким образом, полностью забрал под себя ее ресурсы. Общие убытки от вируса Морриса были оценены в 96 миллионов долларов. В 1989 году появляются новые вирусы - «Datacrime», «FuManchu» и целые семейства - «Vacsina» и «Yankee». Первый имел крайне опасное проявление - с 13 октября по 31 декабря он форматировал винчестер. Этот вирус вырвался «на свободу» и вызвал повальную истерию в средствах массовой информации в Голландии и Великобритании. В 1990-1991 гг. популяция компьютерных вирусов непрерывно растет, достигая уже нескольких сотен. Растет и антивирусная активность: сразу два софтверных монстра (Symantec и Central Point) выпускают собственные антивирусные программы - Norton Anti-Virus и Central Point Anti-Virus. В конце 1992 был создан первый вирус для Windows, заражающий  выполняемые файлы этой операционной системы. В 1998 два калифорнийских подростка создали вирус, который поразил более 500 компьютеров Пентагона. После этого инцидента в Министерстве Обороны США пришли к выводу, что атаки в киберпространстве не менее опасны, чем «традиционные» виды ведения боевых действий». В 1999 впервые компьютерный вирус вызвал эпидемию в мировом масштабе. Вирус Melissa поразил десятки тысяч компьютеров и нанёс ущерб в 80 млн. долларов. После этого инцидента в мире начался обвальный спрос на антивирусные программы. В 2000 Вирус «I Love You!» поразил миллионы компьютеров в течении нескольких часов. Расследование показало, что вирус создал филиппинский студент, который не был осужден из-за отсутствия соответствующих нормативных норм в законодательстве Филиппин. В этом же году подписано первое международное соглашение о противодействии компьютерным вирусам. В 2002 Впервые автор вируса оказался за решеткой. Создатель Melissa –33-летний программист Дэвид Смит, приговорён к 20 месяцам тюремного заключения. В 2003 рекорды быстроты распространения побил «червь» Slammer, заразивший в течении 10 минут 75 тыс. компьютеров.

По приближенным оценкам  в сегодняшние дни существует более десяти тысяч различных вирусов. Подсчет их осложняется тем, что многие вирусы мало отличаются друг от друга, являются вариантами одного и того же вируса и, наоборот, один и тот же вирус может менять свой облик, кодировать сам себя. На самом деле основных принципиальных идей, лежащих в основе вирусов, не очень много (несколько десятков).

II. Основная часть. Компьютерные вирусы, их распространение и механизмы действия. Современные антивирусные системы.

Первые исследования саморазмножающихся искусственных  конструкций проводились в середине нынешнего столетия. В работах фон Неймана, Винера и других авторов дано определение и проведен математический анализ конечных автоматов, в том числе и самовоспроизводящихся. Термин «компьютерный вирус» появился позднее - официально считается, что его впервые употребил сотрудник Лехайского университета (США) Ф.Коэн в 1984 г. на 7-й конференции по безопасности информации, проходившей в США. С тех пор прошло немало времени, острота проблемы вирусов многократно возросла, однако строгого определения, что же такое компьютерный вирус, так и не дано, несмотря на то, что попытки дать такое определение предпринимались неоднократно.

Компьютерным  вирусом называется программа, способная создавать свои копии (не обязательно полностью совпадающие с оригиналом) и внедрять их в различные объекты или ресурсы компьютерных систем, сетей и так далее без ведома пользователя. При этом копии сохраняют способность дальнейшего распространения. Объективные критерии вируса: саморазмножение, скрытность и деструктивные свойства.

Все компьютерные вирусы можно классифицировать по следующим  признакам:

• Среда обитания;
• Способ заражения среды обитания;
• Деструктивные возможности;
• Особенности алгоритма работы.

В зависимости  от среды обитания вирусы можно разделить на сетевые, файловые, загрузочные и макро-вирусы. Сетевые вирусы используют для своего распространения протоколы или команды компьютерных сетей и электронной почты. Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули, т. е. файлы, имеющие расширения com и exe. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению. Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска (Boot-сектор) или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска (Master Boot Record). Макро-вирусы заражают файлы-документы и электронные таблицы нескольких популярных редакторов. Существует большое количество сочетаний - например, файлово-загрузочные вирусы, заражающие как файлы, так и загрузочные сектора дисков. Такие вирусы, как правило, имеют довольно сложный алгоритм работы, часто применяют оригинальные методы проникновения в систему. Другой пример такого сочетания – сетевой макро-вирус, который не только заражает редактируемые документы, но и рассылает свои копии по электронной почте.

По способу  заражения вирусы делятся на резидентные  и нерезидентные. Резидентный вирус при инфицировании компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая затем перехватывает обращения операционной системы к объектам заражения и внедряется в них. Резидентные вирусы находятся в памяти и являются активными вплоть до выключения компьютера или перезагрузки операционной системы. Нерезидентные вирусы не заражают память компьютера и сохраняют активность ограниченное время. Некоторые вирусы оставляют в оперативной памяти небольшие резидентные программы, которые не распространяют вирус. Такие вирусы считаются нерезидентными.

По деструктивным возможностям (другими словами, по степени воздействия) вирусы можно разделить на неопасные, опасные очень опасные. Неопасные вирусы не мешают работе компьютера, но уменьшают объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках, действия таких вирусов проявляются в каких-либо графических или звуковых эффектах. Опасные вирусы могут привести к различным нарушениям в работе компьютера. Воздействие очень опасных вирусов может привести к потере программ, уничтожению данных, стиранию информации в системных областях диска.

По особенностям алгоритма вирусы трудно классифицировать из-за большого разнообразия. Простейшие вирусы – паразитические, они изменяют содержимое файлов и секторов диска  и могут быть достаточно легко  обнаружены и уничтожены. Использование стелс-алгоритмов (стелс-вирусы) позволяет вирусам полностью или частично скрыть себя в системе. Наиболее распространенным стелс-алгоритмом является перехват запросов OC на чтение/запись зараженных объектов. Стелс-вирусы при этом либо временно лечат их, либо «подставляют» вместо себя незараженные участки информации. Один из первых файловых стелс-вирусов — вирус «Frodo», первый загрузочный стелс-вирус — «Brain». Самошифрование и полиморфность используются практически всеми типами вирусов для того, чтобы максимально усложнить процедуру детектирования вируса. Полиморфик-вирусы (polymorphic) - это достаточно труднообнаружимые вирусы, не имеющие сигнатур, т.е. не содержащие ни одного постоянного участка кода. В большинстве случаев два образца одного и того же полиморфик-вируса не будут иметь ни  одного совпадения. Это достигается шифрованием основного тела вируса и модификациями программы-расшифровщика.       «Троянский конь» - это программа, содержащая в себе некоторую разрушающую функцию, которая активизируется при наступлении некоторого условия срабатывания. Обычно такие программы маскируются под какие-нибудь полезные утилиты. Вирусы так же могут нести в себе троянских коней. Если вирусы и «Троянские кони» наносят ущерб посредством лавинообразного саморазмножения или явного разрушения, то основная функция вирусов типа "червь", действующих в компьютерных сетях, - взлом атакуемой системы, т.е. преодоление защиты с целью нарушения безопасности и целостности. В более 80% компьютерных преступлений, расследуемых ФБР, "взломщики" проникают в атакуемую систему через глобальную сеть Internet. Когда такая попытка удается, будущее компании, на создание которой ушли годы, может быть поставлено под угрозу за какие-то секунды. Этот процесс может быть автоматизирован с помощью вируса, называемого сетевой червь. Червями называют вирусы, которые распространяются по глобальным сетям, поражая целые системы, а не отдельные программы. Это самый опасный вид вирусов, так как объектами нападения в этом случае становятся информационные системы государственного масштаба. С появлением глобальной сети Internet этот вид нарушения безопасности представляет наибольшую угрозу, т. к. ему в любой момент может подвергнуться любой из миллионов компьютеров, подключенных к этой сети.

Основным источником вирусов на сегодняшний день является глобальная сеть Internet. Файл-серверы «общего пользования» и электронные конференции служат одним из основных источников распространения вирусов. Практически каждую неделю приходит сообщение о том, что какой-либо пользователь заразил свой компьютер вирусом, который был снят с BBS, ftp-сервера или из какой-либо электронной конференции. Второй путь «быстрого заражения» — локальные сети. Если не принимать необходимых мер защиты, то зараженная рабочая станция при входе в сеть заражает один или несколько служебных файлов на сервере. На следующий день пользователи при входе в сеть запускают зараженные файлы с сервера, и вирус таким образом получает доступ на компьютеры пользователей. Кроме того получить вирус можно вместе с пиратским программным обеспечением. Нелегальные копии программного обеспечения, как это было всегда, являются одной из основных «зон риска». Часто пиратские копии на дискетах и даже на CD-дисках содержат файлы, зараженные самыми разнообразными типами вирусов. Опасность представляют также компьютеры общего пользования. Достаточно редко, но до сих пор вполне реально заражение компьютера вирусом при его ремонте или профилактическом осмотре.

К настоящему времени  накоплен значительный опыт борьбы с  компьютерными вирусами. Основным и наиболее удобным способом защиты от вирусов и борьбы с ними являются антивирусные программы. С давних времен известно, что к любому яду  рано  или  поздно можно найти противоядие. Таким противоядием в  компьютерном  мире стали программы, называемые антивирусными. Создание антивирусных программ начинается с обнаружения вируса по аномалиям в работе компьютера. После этого вирус тщательно изучается, выделяется его сигнатура – последовательность байтов, которая полностью характеризует программу вируса (наиболее важные и характерные участки кода), выясняется механизм работы вируса, способы заражения. Полученная информация позволяет разработать способы обнаружения вируса  в памяти компьютера и на магнитных дисках, а также алгоритмы обезвреживания вируса (если возможно, удаления вирусного кода из файлов – «лечения»).

Антивирусные  программы  можно классифицировать по пяти основным группам: фильтры, детекторы, ревизоры, доктора и вакцинаторы. Программы-фильтры или «сторожа» представляют собой небольшие резидентные программы, предназначенные для обнаружения подозрительных действий при работе компьютера, характерных для вирусов. Программы-фильтры весьма полезны, так как способны обнаружить вирус на самой ранней стадии его существования до размножения. Однако, они не «лечат» файлы и диски. Для уничтожения вирусов требуется применить другие программы. Наибольшее распространение в нашей стране  получили  программы-детекторы. Наиболее известные представители этого класса - Aidstest, Doctor Web, MicroSoft AntiVirus. Антивирусы-детекторы рассчитаны на конкретные вирусы и основаны на сравнении последовательности кодов содержащихся в теле  вируса  с кодами проверяемых программ. Такие программы нужно  регулярно  обновлять, так как они быстро устаревают и  не  могут  обнаруживать новые виды вирусов. Ревизоры - программы, которые анализируют  текущее  состояние файлов и системных областей диска и сравнивают его с информацией, сохраненной ранее в одном из файлов  данных  ревизора.  При  этом проверяется состояние BOOT-сектора, таблицы FAT,  а  также  длина файлов, их время создания, атрибуты, контрольная сумма.  Анализируя сообщения программы-ревизора, пользователь может решить,  чем вызваны изменения: вирусом или нет. Программы-доктора или фаги, а также программы-вакцины не только находят зараженные вирусами файлы, но и «лечат» их, т.е. удаляют из файла тело программы-вируса, возвращая файлы в исходное состояние. В начале своей работы фаги ищут вирусы в оперативной памяти, уничтожая их, и только затем переходят к «лечению» файлов. Среди фагов выделяют полифаги, т.е. программы-доктора, предназначенные для поиска и уничтожения большого количества вирусов. Наиболее известные из них: Aidstest, Scan, Norton AntiVirus, Doctor Web. К последней группе относятся самые неэффективные антивирусы вакцинаторы. Они записывают в вакцинируемую  программу  признаки конкретного вируса так, что вирус считает ее уже зараженной.