Investigação e Resposta a Incidentes em Sistemas UNIX Conectados à ARPANET: Uma Metodologia Operacional de DFIR no Contexto de 1988

1. Introduction

A interligação progressiva de sistemas computacionais por meio da ARPANET e, mais recentemente, da NSFNET, transformou profundamente o modelo operacional das organizações acadêmicas e governamentais. Sistemas anteriormente isolados passaram a operar em regime de conectividade permanente, expondo serviços como telnet, ftp, smtp e finger a uma comunidade ampliada de usuários. Essa expansão trouxe benefícios inegáveis de colaboração científica, mas também introduziu riscos operacionais inéditos.

Até meados da década de 1980, incidentes de segurança eram frequentemente tratados como falhas locais de configuração ou como violações físicas. Contudo, casos documentados de intrusão remota, como os relatados por Stoll (1988), evidenciaram que adversários externos podiam explorar vulnerabilidades lógicas em software de rede para obter acesso privilegiado. O episódio do worm de novembro de 1988 demonstrou ainda a possibilidade de propagação automatizada e massiva.

Nesse contexto, torna-se imperativo estabelecer uma disciplina formal de Investigação e Resposta a Incidentes Digitais (DFIR), estruturada em princípios técnicos, preservação de evidências e análise sistemática. Este trabalho propõe tal estrutura, fundamentando-se em sistemas UNIX (4BSD e System V), protocolos TCP/IP (POSTEL, 1981), e ferramentas disponíveis até 1988, como ps, netstat, adb, gdb e tcpdump.

Nosso objetivo é formalizar:

1. Um modelo de ameaça aplicável a redes acadêmicas interconectadas;
2. Um ciclo operacional de resposta a incidentes;
3. Técnicas de preservação de evidências digitais;
4. Métodos experimentais de avaliação da eficácia da resposta.

A contribuição central reside na consolidação dessas práticas sob um arcabouço científico, com formalização matemática do risco e métricas objetivas de desempenho.

2. Background and Related Work

A base técnica para DFIR em 1988 repousa sobre três pilares: arquitetura UNIX, protocolos TCP/IP e literatura emergente sobre segurança de sistemas.

O UNIX, conforme descrito por Ritchie e Thompson (1974), introduziu um modelo multiusuário com controle de permissões baseado em UID/GID e bits de proteção. O mecanismo de superusuário (UID 0) representa um ponto crítico de escalonamento de privilégios. Saltzer e Schroeder (1975) estabeleceram princípios de projeto seguro — privilégio mínimo, separação de privilégios e economia de mecanismo — que continuam fundamentais.

No domínio de redes, Cerf e Kahn (1974) formalizaram a arquitetura TCP/IP, enquanto Postel (1981) consolidou as especificações em RFC 791 (IP) e RFC 793 (TCP). A ausência de autenticação criptográfica nativa em protocolos como Telnet (RFC 854) e FTP (RFC 959) implica vulnerabilidade a interceptação e abuso de credenciais.

A literatura prática emergente inclui relatos investigativos como o de Stoll (1988), que documenta técnicas de rastreamento por logs e monitoramento de conexões. O surgimento do Computer Emergency Response Team (CERT) em 1988 institucionaliza a necessidade de resposta coordenada.

Em termos de ferramentas, o tcpdump, desenvolvido por Jacobson e colaboradores em 1988, permite captura de pacotes diretamente da interface de rede, viabilizando análise detalhada de tráfego. Ferramentas de depuração como adb e gdb permitem inspeção de memória e análise de binários suspeitos.

A Tabela 1 resume capacidades relevantes disponíveis até 1988.

Ferramenta	Ano	Função Principal	Relevância DFIR
ps	1973	Listagem de processos	Identificação de processos anômalos
netstat	1983	Conexões de rede	Detecção de sessões suspeitas
adb	1979	Depuração binária	Análise de memória
gdb	1986	Depuração avançada	Engenharia reversa básica
tcpdump	1988	Captura de pacotes	Análise de tráfego

3. Threat Model and Problem Formalization

Consideramos um sistema UNIX conectado à ARPANET, executando serviços TCP/IP padrão. O adversário é modelado como um agente externo com acesso remoto à rede, capaz de:

• Explorar vulnerabilidades de buffer overflow;
• Abusar de relações de confiança (.rhosts);
• Realizar tentativa de senhas por força bruta;
• Propagar código auto-replicante.

Formalmente, definimos o risco $R$ como:

$$ R = P(E) \times I(E) $$

onde $P(E)$ é a probabilidade de exploração de uma vulnerabilidade $E$ e $I(E)$ é o impacto medido em perda de disponibilidade, integridade ou confidencialidade.

A superfície de ataque $S$ pode ser modelada como:

$$ S = \sum_{i=1}^{n} A_i $$

onde $A_i$ representa cada serviço exposto (por exemplo, sendmail, telnet, finger).

O problema de DFIR consiste em minimizar o tempo médio de detecção $T_d$ e o tempo médio de contenção $T_c$, preservando simultaneamente a integridade das evidências $E_i$.

4. Proposed Methodology

Propomos um ciclo de cinco fases:

1. Detecção
2. Preservação
3. Análise
4. Contenção e Erradicação
5. Recuperação e Relato

4.1 Detecção

A detecção baseia-se em análise de logs (/var/adm/messages), verificação de processos:

ps aux
netstat -an

E captura de tráfego:

tcpdump -i le0 -w captura_incidente.pcap

Anomalias incluem processos com UID 0 inesperado ou conexões estabelecidas em portas não usuais.

4.2 Preservação

A preservação exige cópia bit a bit de discos, utilizando dd:

dd if=/dev/ra0 of=/mnt/forense/imagem_ra0.dd bs=1024

O hash pode ser calculado com implementações de MD4 (RIVEST, 1990 precursor conceitual MD2 1989 not allowed) — portanto, até 1988, utiliza-se soma de verificação CRC32.

4.3 Análise

A análise inclui:

• Comparação de binários com versões confiáveis;
• Inspeção de strings suspeitas;
• Depuração com gdb.

4.4 Contenção

Isolamento físico da rede e desativação de serviços vulneráveis.

4.5 Recuperação

Reinstalação a partir de mídia confiável e redefinição de credenciais.

5. Implementation

Implementamos a metodologia em um VAX 11/780 com 4.3BSD. Scripts em shell automatizam coleta:

!/bin/sh
date > coleta.log
ps aux >> coleta.log
netstat -an >> coleta.log
ls -alR /usr >> inventario_usr.log

A cadeia de custódia é documentada manualmente, registrando horário, operador e mídia utilizada.

6. Experimental Evaluation

Simulamos três cenários:

1. Exploração via buffer overflow em serviço de teste;
2. Abuso de .rhosts;
3. Propagação simulada estilo worm.

Tabela 2 – Tempo Médio de Resposta

Cenário	Td (min)	Tc (min)	Perda de Dados
Buffer overflow	45	120	Moderada
.rhosts	30	90	Baixa
Worm simulado	15	240	Alta

Tabela 3 – Integridade de Evidências

Técnica	Integridade (%)	Observações
Cópia com dd	99	Sem erros físicos
Backup tar	85	Perda de metadados
Cópia manual	60	Alto risco de alteração

A captura com tcpdump permitiu reconstruir sessões TCP analisando números de sequência conforme RFC 793.

7. Case Study

Inspirado em incidente acadêmico de 1988, identificamos múltiplas conexões via rsh provenientes de nó externo. Logs indicaram uso de confiança implícita. A análise revelou arquivo .rhosts adulterado.

A contenção exigiu desconexão do cabo Ethernet e reinicialização em modo monousuário. Binários foram comparados com backups offline. O incidente foi reportado ao recém-formado CERT.

8. Discussion

Os resultados indicam que o fator crítico não é apenas vulnerabilidade técnica, mas ausência de monitoramento contínuo. A falta de autenticação forte nos protocolos TCP/IP é limitação estrutural. A criptografia simétrica (DES) poderia ser empregada para proteger comunicações sensíveis, embora ainda não integrada nativamente aos serviços padrão.

A formalização matemática auxilia priorização de riscos, mas depende de estimativas empíricas. A disciplina DFIR deve integrar conhecimentos de sistemas operacionais, redes e procedimentos legais.

9. Conclusion and Future Work

Demonstramos que é possível estruturar uma metodologia rigorosa de DFIR utilizando exclusivamente recursos disponíveis até 1988. A consolidação dessas práticas é essencial diante da crescente interconectividade.

Trabalhos futuros devem explorar autenticação criptográfica em protocolos de aplicação, mecanismos automatizados de correlação de logs e padronização internacional de relatórios de incidentes.

10. References

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