隨著可程式化電腦成為主流，軟體開發人員面臨一個問題：「如何建立一個隔離的環境來測試程式碼，而不會有損害系統的風險？答案是建立一個稱為沙箱的安全空間 - 一個非常受限制的環境來執行不受信任的程式碼 - 在這裡您可以引爆可執行程式，而不必擔心會破壞生產環境。
結果發現這個虛擬「遊樂場」運作良好，並延伸至安全研究領域，讓潛在有害或不受信任的軟體可以安全地執行，而不會影響主機的實體硬體或危害敏感資料。透過將可能不受信任的程式碼限制在受控制的虛擬環境中，沙箱技術可讓研究人員執行動態分析，並偵測潛在惡意軟體的行為模式。在安全研究的背景下，沙箱系統主要用於惡意軟體的「自動引爆」，並透過完整的攻擊鏈分析和行為模式偵測來偵測未知的惡意軟體。
我們將探討沙箱環境的歷史，以及安全分析師如何使用沙箱環境來對抗高度躲避且適應性強的威脅。
什麼是 Sandboxing？
沙箱是一種網路安全實務，使用隔離的引爆環境或「沙箱」，讓安全團隊在其中引爆、觀察、分析、偵測和封鎖可疑物件，作為安全作業中心 (SOC) 中事件回應週期的一部分。此方法可針對未知的攻擊媒介提供額外的防禦層。
利用沙箱，安全團隊可以在模擬終端使用者作業系統的獨立環境中執行可疑檔案，進行進階惡意軟體分析。沙箱的主要優點在於觀察可執行檔案、指令碼或惡意檔案的行為，進而偵測全新且未知的惡意軟體，甚至是為了在特定環境中執行而精心製作的惡意軟體。這是繼防毒 (AV) 引擎實施的簽章式偵測之後的進化步驟。
Sandbox 環境的歷史
沙箱是計算機科學中一個有點含糊的術語，指的是各種各樣的技術。從軟體安全的角度來看，它是在 1993 年被發展為一種實現故障隔離的技術。更廣而言之，在安全環境中進行實驗的概念植根於多種學科，包括軍事、軟體工程、統計學和社會科學。
最近，沙箱導致了Sun 作業系統上的動態系統網域或 「可信賴的容器」，以及FreeBSD 作業系統上的 「監獄 」的發展。這些安全機制允許在作業系統內的隔離區域引爆程式，而不會影響系統。
如今，沙箱技術已被許多軟體開發人員和安全專業人員普遍用於安全研究。虛擬化也讓沙箱更廣泛地提供給終端使用者。
為何沙箱存在於網路安全中
在網路安全方面，由於逃避式惡意軟體和進階威脅的出現率越來越高，沙箱技術已經廣受歡迎。沙箱一般用來
| 引爆可疑Software | 安全研究人員使用沙箱安全地分析和研究惡意軟體的行為。透過在受控制的環境中引爆惡意程式碼，他們可以識別潛在的威脅，並在不損害主機系統的情況下開發對策。 |
| 製程隔離 | 對於弱點攻擊減緩。想想 PDF (adobe) 或 Chrome，它們都使用沙箱技術。具體來說，PDF 多年來不斷受到攻擊，這驅動了程序隔離架構。 |
| 威脅搜尋 | 沙箱技術可讓威脅獵人瞭解新興惡意軟體的行為和特性，協助他們尋找類似威脅。 |
沙箱安全的重要性
根據Future Market Insights 的研究，沙箱技術已在網路安全產業中留下深刻的烙印，其市場規模將在 2022 年達到 81 億美元的驚人規模。
日益嚴重的網路威脅
網路攻擊日趨複雜
隨著網路罪犯開發出更先進、更有目標性的惡意攻擊，沙箱對於在威脅造成損害前偵測和預防這些威脅變得越來越重要。
零時差漏洞的崛起
零時差漏洞 (Zero-day exploits) 會利用先前未知的弱點，對組織構成重大風險。沙箱有助於識別和分析這些威脅，提供寶貴的洞察力，以制定對策。
物聯網 (IoT) 裝置的激增
IoT 裝置的快速成長擴大了網路罪犯的攻擊面。沙箱可隔離應用程式並限制敏感資料的存取，以協助保護這些裝置的安全。
沙箱技術的類型
沙箱技術有兩種主要類型：作業系統層級和應用程式層級。
作業系統層級
虛擬機器
虛擬機器 (VM) 是一種沙箱形式，可模擬硬體以執行作業系統的多個實體。虛擬機器在主機和客體系統之間提供高度隔離，讓使用者可以安全地執行不受信任的軟體，或為不同的任務建立獨立的環境。
Container
容器是一種輕量級的虛擬化形式，它共享主機作業系統的核心，但也隔離了應用程式及其相依性。與虛擬機器相比，這種方式能提供更有效率的資源運用，同時仍能維持高度隔離。
模擬
模擬沙箱是一種虛擬環境，可以模擬或仿真軟體或系統，以達到測試、引爆或安全分析的目的。模擬沙箱可為軟體或系統創造一個隔離的環境，使其遠離主機作業系統和其他應用程式，以將損害或干擾的風險降至最低。這些沙箱整合了安全措施，以防止惡意軟體或惡意軟體逃逸並影響主機系統。這些沙箱廣泛應用於網路安全，可安全地引爆和分析惡意軟體與威脅。 MetaDefender Sandbox是基於模擬的沙箱的範例。此外，它們對於測試軟體在各種作業系統和硬體配置上的相容性也很有價值。
基於模擬的沙箱與容器或虛擬機器相比如何？
基於模擬的沙箱 (例如Qiling 或QEMU) 與容器或虛擬機器有幾個不同之處：
- 基於模擬的沙箱模擬底層硬體架構，而虛擬機器和容器則共享底層主機硬體架構。這表示基於模擬的沙箱可以執行不同架構的程式碼，例如在 x86 架構的機器上執行 ARM，而虛擬機器和容器則不可以。
- 基於模擬的沙箱通常比虛擬機器或容器有更高的開銷，因為它們是在完全模擬的環境中執行。這會使它們變得更慢、更耗資源。
- 基於模擬的沙箱通常比虛擬機器或容器更為隔離和安全，因為它們不共用主機作業系統核心或其他資源。這使得它們成為分析和測試惡意軟體或其他潛在有害程式碼的好選擇。
- 容器和虛擬機器通常比基於模擬的沙箱更容易設定和使用，因為它們是基於廣泛支援的成熟技術。
總體而言，基於模擬的沙箱是在受控環境中分析和測試軟體與系統的強大工具，但它們的開銷較高，設定和使用的難度也可能比虛擬機器或容器更高。選擇使用哪種技術取決於使用個案的特定需求。
應用層級
Software Wrappers
這類Software 可作為應用程式周圍的保護層，限制其權限，並控制其對系統資源的存取。這種類型的沙箱對於限制可能有害的應用程式非常有用，同時仍允許它們運作。
網頁瀏覽器沙箱
現代網頁瀏覽器採用沙箱技術將網頁內容與使用者系統隔離。這有助於保護使用者資料，避免惡意網站或腳本試圖利用瀏覽器或作業系統的漏洞。
沙箱的優點
沙箱可提供廣泛的安全優勢，強化組織對未知及已知安全風險的防禦能力。
增強的安全性
沙箱可偵測和隔離惡意軟體以及惡意軟體，提供額外的安全層級。透過在沙箱測試環境中執行可疑程式碼，使用者可將安全漏洞的風險降至最低，並保護寶貴的資料。
防範未知威脅
使用沙箱是防止未知威脅或進階惡意軟體逃避直接偵測方法的可靠方法。零時差威脅可以逃過基於簽章的偵測機制，因此在安全且隔離的環境中觸發這些威脅可以保護組織免於災難性的攻擊。
更好的行動智慧
知識就是力量，沙箱測試提供了可執行情報的寶庫，讓組織能夠建立明確的威脅概況，對於預防未來類似的威脅極為有用。
沙箱的限制與挑戰
效能開銷與擴充性
沙箱的主要限制之一是與虛擬化相關的開銷效能。在沙箱中執行應用程式可能需要額外的資源，導致執行時間變慢。在沒有重要基礎架構的環境中，將每個檔案都放入沙箱通常是不切實際的。因此，沙箱技術通常會作為附加技術整合在更廣泛的處理漏斗中。
規避技術
惡意軟體開發人員不斷開發新技術來逃避偵測。透過識別它們是在沙箱環境中執行，這些可疑程式可以改變其行為或延遲執行，以繞過分析和偵測。因此，沙箱安全性也是需要考慮的重要因素。
高複雜性
實施和維護沙箱環境可能既複雜又費時。組織需要確保他們擁有必要的專業知識和資源來有效管理這些環境。
有效沙箱的最佳作法
創造黃金環境
主要的挑戰在於分析不同環境的樣本，或在理想的情況下，如果所有端點都是標準化的，則分析確切目標環境的樣本。例如，考慮一個只在 Adobe Reader v9 上啟動的漏洞。如果不針對各種 Adobe 版本測試樣本，就很難觸發此漏洞。由於應用程式堆疊和環境有無限的組合，因此最佳的方法是建立一個虛擬環境，作為模仿精簡端點設定的「黃金環境」。理想的情況是，企業環境中的所有端點都「看起來一樣」，並使用相同的應用程式堆疊和版本。
為虛擬機器採用安全防護措施
為了改善沙箱安全性，在使用沙箱時，請務必安裝可偵測敏感個人識別資訊或敏感資料的安全防護裝置。某些護欄也可以防止惡意軟體脫離沙箱環境。
透過提交無害檔案檢查是否有誤報
誤報可能會對組織的工作流程造成傷害，因為 IT 專家必須進行進一步分析，以確保檔案安全。若要將誤報率降至最低，請考慮不時將無害的檔案加入沙箱。如果偵測到誤報，可能是沙箱的定義出了問題。
遵循多層次的安全方法
沙箱不應被視為唯一的安全措施。沙箱與防火牆、入侵偵測系統和啟發式掃描等其他安全工具和作法結合時最為有效。實施深度防禦策略可提供多層防護，讓攻擊者更難入侵系統。
持續監控Sandbox Software 以偵測惡意程式碼
對威脅獵人和安全專家而言，能持續監控的沙箱是寶貴的資產。瞭解惡意軟體如何傳送請求和與沙箱環境互動，有助於他們為未來的安全作業取得寶貴的行動情報。
總結：關鍵OT系統受到保護 服務不間斷
沙箱是現代網路安全的重要安全解決方案，提供保護數位空間的強大手段。它允許安全執行不受信任的軟體程式碼、進行惡意軟體分析，以及控制新應用程式的測試，同時也限制應用程式存取敏感資料和資源。
Sandbox 常見問題
問：沙箱能否取代傳統的防毒軟體？
答：沙箱並非傳統防毒軟體的替代品。沙箱與防火牆、入侵偵測系統和防毒軟體等其他安全工具和作業方式結合，以建立全面的深度防禦策略，才能發揮最大功效。
問：沙箱能否防範所有類型的惡意軟體？
答：儘管沙箱是偵測和隔離許多類型惡意軟體的有效工具，但它可能無法偵測到所有威脅。有些惡意軟體可以透過改變其行為或延遲執行來逃避沙箱偵測。採用多層安全方法有助於解決這些挑戰。
問：沙箱會影響系統或應用程式的效能嗎？
答：由於虛擬化或隔離所需的額外資源，沙箱可能會帶來效能開銷。此影響會因沙箱化技術和被沙箱化的特定應用程式而異。
問：什麼是 Windows 沙箱環境？
答：WindowsSandbox 提供了一個輕量級的桌面環境，可安全地隔離執行應用程式。安裝在沙箱環境內的Software 會維持「沙箱」狀態，並與主機分開執行。沙箱是臨時的。當它關閉時，所有軟體和檔案以及狀態都會被刪除。
