Internet Infrastructure Review（IIR）Vol.45
2019年12月20日

2. フォーカス・リサーチ

Linuxのフォレンジック向けメモリイメージ取得

2.1 Linuxメモリダンプツール

インシデントレスポンスやフォレンジックでメモリ解析を行う場合、私たちはVolatilityを使用しています。本レポートのVol.32の「1.4.1 Volatility Frameworkプロファイルの生成」ではVolatilityのLinux用プロファイルを作成する手順を解説しました（※1）。

今回はVolatilityで解析を行うLinuxのメモリイメージをどのように取得すれば良いか解説します。Linuxのメモリイメージを取得するツールはいくつかありますが、今回はLiME（※2）とcrash（※3）というツールを紹介します。また、ディスクフォレンジックに極力影響がないようなメモリイメージ取得方法も紹介します。動作環境はCentOS 7.7-1908を想定しています。メモリイメージを取得するツールは、これら以外にもLinpmem（※4）がありますが、筆者の検証環境ではうまく動作しなかったため、今回は紹介を見送ることにしました。

なお、本稿では調査が行われる側のコンピュータを「解析対象ホスト」、調査を行う側のコンピュータを「調査用ホスト」と記述します。解析対象ホストのデータを極力、変更しないようにするため、解析ツールのコンパイルなどは解析対象のホストとは別に用意し、そのホスト上で行ってください。

2.2 LiMEとは

LiMEはLinux Memory Extractorの略でVolatilityがメモリイメージの取得に推奨している（※5）ツールです。LiMEはLinuxのカーネルモジュールとして動作するため、解析対象ホストで動作しているカーネルのバージョンに合わせてLiMEをコンパイルする必要があります。

2.3 LiMEのコンパイル

更にOSのバージョンが異なる場合には、図-5のように該当のkernel-develパッケージを個別にダウンロードし、cpioコマンドでパッケージを展開後、KVERとKDIRオプションを指定したmakeコマンドを実行することで、該当のバージョン用のLiMEモジュールを作成することができます。KVERはカーネルバージョンを、KDIRはkernel-develパッケージを展開したディレクトリをそれぞれ指定します。その他、必要なパッケージがあればインストールします（筆者の環境ではelfutils-libelf-develをインストールする必要がありました）。このように作成したLiMEモジュールはCentOS 8（1905）で動作することを確認しました。

図-5 カーネルバージョンを指定したLiMEのコンパイル（2）

2.4 外部ドライブへのメモリダンプ

メモリイメージを取得する際、解析対象ホストのディスクに極力書き込みを行わないようにする必要があります。特にメモリイメージは数GB以上のファイルになることがほとんどであり、解析対象ホストのディスクに書き込みを行った場合、多くの未使用領域を上書きすることになるため、ディスクフォレンジックによる調査に大きな影響を及ぼす可能性があります。

そのため、解析対象ホストに物理的アクセスができるのであれば、LiMEモジュールをコピーしたUSBメモリやモバイルSSD を解析対象ホストに接続し、図-6のようにinsmodコマンドでカーネルにLiMEモジュールをロードすることで、解析対象ホストのディスクにほとんど書き込みを行わずにメモリイメージを取得することができます。図-6のダブルクォーテーションで囲っている部分はLiMEモジュールのオプションです。この例の場合、/mediaにマウントされたUSBメモリにlimeフォーマットのダンプファイルを/media/centos77.memというファイル名で保存します。

図-6 LiMEモジュールのロード

2.5 ネットワーク経由でのメモリダンプ

上記のように解析対象ホストに物理的にアクセスできない場合（例えば、解析対象ホストが遠隔地にあるため物理的なアクセスが容易ではない、など）、または大容量のUSBメモリがない場合、他のツールと組み合わせてネットワーク経由でメモリイメージを取得します。ここでは、Netcat、NFS、SSHの3種類のツールと組み合わせる方法を紹介します。また、調査用ホストのIPアドレスを192.168.232.131、解析対象ホストのIPアドレスを192.168.232.132とします。

Netcat（1）

Netcat（2）

この例では、まず調査用ホストでNetcatを使用して5555/tcp でLISTENを行います。次に解析対象ホストでNetcatを使ってLiMEモジュールがLISTENしている4444/tcpに接続し、メモリイメージを取得後、gzipで圧縮し、更にNetcat経由で調査用ホストに転送します。

NFS

図-15 NFSマウントの実行とメモリイメージ取得（解析対象ホスト）

SSH

NetcatやNFSが使えない場合、代わりにSSHを使用することができます。図-16のようなコマンドを実行することで調査用ホストにメモリイメージをSSH経由で転送することができます。ただし、この手法が使えるのはbashのみになります。また、Netcat（2）の場合と同様に、exec以降のコマンドは別のログインセッションから実行する必要があります。

図-16 解析対象ホストで実行するコマンド

2.6 crashとは

図-18 デバッグシンボル付きカーネルインストール

なお、解析用ホストと解析対象ホストのカーネルバージョンが異なる場合は、図-4を参考に適切なバージョンのkernel-debuginfo パッケージを検索してください（yum --showduplicates search）。更に図-5を参考にパッケージをダウンロード及び展開（curl、rpm2cpio、cpioコマンド）し、vmlinuxファイルをコピーしてください。crashコマンドもOSバージョンに合わせたバージョンを使った方が良いでしょう（例えば、CentOS 8.0ではcrash-7.2.3-18が提供されています）。

2.7 メモリイメージの解析

Volatility（※6）でLinuxのメモリイメージを解析するには、Linux カーネルのバージョンに応じたプロファイルが必要になります。冒頭で述べたように、Volatilityプロファイルの作成手順はIIR Vol.32（※1）で取り上げましたので、手順が分からない方は参考にしてください。

また、本稿の執筆中にLiMEモジュールとVolatility用Linuxプロファイルを自動生成して公開するBitbucketリポジトリをLorenzo Martínez氏が公開しました（※7）。このリポジトリは新しいバージョンのLinuxカーネルパッケージがリリースされるたびに更新されます。ただし、自動生成する対象のOSはCentOS 5、6、7、8及びUbuntu 14.04 LTS、16.04 LTS、18.04 LTSになります。リポジトリのWebページでカーネルバージョンでフィルタリングを行えば、該当するLiMEモジュールとVolalityプロファイルをダウンロードすることができます。

なお、x86_64以外のアーキテクチャには対応していないため、自動生成の対象ではないLinuxディストリビューションやアーキテクチャを使っている場合は自身でそれらを用意する必要があります。また、Linuxカーネルをカスタマイズして使用している場合も同様です。crashを使うのであれば、自身でデバッグシンボル付きのカスタマイズカーネルも用意する必要があります。

2.8 メモリイメージ取得時のTips

Linuxカーネル2.4からtmpfsというファイルシステムを使うことができます。tmpfs内のデータはメモリ上のみに保持され、ホストのシャットダウンや再起動を行うと保存内容が消えるため、通常はテンポラリディレクトリなどファイルが消えても問題ない用途に使用されます。しかし、この特性を利用して、攻撃者はアンチディスクフォレンジックのためにこの領域をファイル置き場として使用することが確認されています。

そのため、Volatilityにはlinux_tmpfsというLinux専用のコマンドが用意されています。これは、tmpfs内のファイルを復元するコマンドです。図-21では、/home/user/tmpディレクトリにマウントされたtmpfsのファイルを復元しています。コマンドの結果、「tmpfs_example.txt」というファイルが復元され、ファイル内容が「hello!!」であることが確認できます。

図-21 tmpfsに保存されたファイルの復元と内容の確認

ただし、この方法はメモリの未使用領域にあるデータを上書きしてしまいます。未使用領域にも有用なデータが残っている可能性があるため、スワップ無効化の前後で1回ずつメモリダンプを行うのが、Linuxのメモリフォレンジックではベターな方法です。

2.9 Volatility 3

Volatilityは長い間バージョン2系が使われてきましたが、本稿執筆中にVolatility 3のパブリックベータ版がリリースされました（※8）。すべての形式のメモリイメージで確認したわけではありませんが、筆者の環境ではWindowsのRAW 形式のメモリイメージとLiMEで取得したCentOSのメモリイメージは解析することができました。大きな変更点として、Volatility 2では必須であったプロファイルを指定するオプションがなくなりました。代わりに、Volatility 3では解析対象のメモリイメージからOSの種類とバージョンを推測し、適切なシンボルテーブルを参照します。例えば、Windowsのメモリイメージを読み込ませると、マイクロソフトからPDBファイルを自動的にダウンロードおよび解析してシンボル情報を参照します。しかし、macOSとLinuxのシンボルテーブルについては、Volatility 2と同様に、事前に用意する必要があります。Volatilityの開発元が用意したシンボルテーブルを使用することもできますが、Windows やmacOSと比べ、Linux向けのシンボルテーブルは情報が不足しているため、ほとんどの場合、ユーザが用意する必要があります。

シンボルテーブルを作成するには、dwarf2json（※9）というツールを使用します。dwarf2jsonはGo言語で書かれているため、まず、golangパッケージをインストールし、dwarf2jsonをビルドします。また、シンボル情報が付与されたLinuxカーネルも必要であるため、kernel-debuginfoパッケージをインストールします。シンボル付きのLinuxカーネルを指定してdwarf2jsonを実行すると、シンボルテーブルが作成されますので、これを開発元が配布しているシンボルテーブルが納められたファイル(linux.zip)に追加します。具体的なコマンドは図-25を参照してください。作成したシンボルテーブルはVolatility 3の所定のディレクトリにコピーします（図-26）。

図-25 dwarf2jsonのビルドとシンボルテーブルの作成

図-26 Volatility 3のインストールと
作成したシンボルテーブルファイルのコピー

正常に動作することが確認できた一方で、いくつかの不具合も確認しました。先ほど書いたように、OSの種類とバージョンはコマンドラインで指定したメモリイメージの内容から推測されますが、メモリイメージの状態によっては、Linux カーネルバージョンが正しく認識されず解析が失敗してしまう場合がありました。また、WindowsのメモリイメージではダウンロードしたPDBファイルの解析に失敗してしまい、メモリイメージの解析まで処理が進まない場合がありました。

Volatilityの開発チームはVolatility 3の正式バージョンを2020年8月に公開するとアナウンスしています。Volatility 2はその1年後の2021年8月までサポートを続けるとしていますが、今後、主流となるVolatility 3のリリースに備えて、早めに新しい使い方や設定方法などを確認しておくとよいでしょう。

1. （※1）Internet Infrastructure Review（IIR）Vol.32 1.4.1 Volatility Frameworkプロファイルの生成（https://www.iij.ad.jp/dev/report/iir/032/01_04.html）
2. （※2）LiME（https://github.com/504ensicsLabs/LiME）。
3. （※3）crash（https://people.redhat.com/anderson/）。
4. （※4）Velocidex/c-aff4（https://github.com/Velocidex/c-aff4/releases）。
5. （※5）Linux · volatilityfoundation/volatility Wiki（https://github.com/volatilityfoundation/volatility/wiki/Linux#acquiring-memory）。
6. （※6）The Volatility Foundation - Open Source Memory Forensics（https://www.volatilityfoundation.org/）。
7. （※7）Lorenzo Martínez氏のツイート（https://twitter.com/lawwait/status/1181469996821700609）。
8. （※8）Volatility Labs：Announcing the Volatility 3 Public Beta!（https://volatility-labs.blogspot.com/2019/10/announcing-volatility-3-public-beta.html）。
9. （※9）dwarf2json（https://github.com/volatilityfoundation/dwarf2json）。

2. フォーカス・リサーチ Linuxのフォレンジック向けメモリイメージ取得

• 2.1 Linuxメモリダンプツール
• 2.2 LiMEとは
• 2.3 LiMEのコンパイル
• 2.4 外部ドライブへのメモリダンプ
• 2.5 ネットワーク経由でのメモリダンプ
• 2.6 crashとは
• 2.7 メモリイメージの解析
• 2.8 メモリイメージ取得時のTips
• 2.9 Volatility 3