Más allá del sistema operativo: ransomware en la CPU

Estar alerta ante el ransomware no es nada nuevo. Este tipo de malware puede causar estragos e incluso dañar de forma permanente los endpoints si no existen procesos de recuperación eficaces. Muchos operadores de ransomware intentan eliminar las copias en la sombra y otros métodos de recuperación, por lo que contar con redundancia en estos procesos es esencial. Sin embargo, la situación se vuelve aún más grave con la aparición del ransomware a nivel de microcódigo. Si el microcódigo que se ejecuta en la diminuta memoria de tu CPU se ve comprometido, la recuperación se complica considerablemente debido a su persistencia incluso tras reiniciar el sistema, una amenaza que antes parecía poco probable.

Recientemente, un investigador de seguridad ha demostrado que es posible modificar el firmware UEFI instalando un parche no firmado directamente en el procesador. Esta técnica elude tanto las soluciones antivirus tradicionales como las medidas de protección del sistema operativo. Aunque los analistas aún no han detectado ransomware operando a nivel de CPU en entornos reales, es importante comprender cómo funciona esta amenaza potencial y valorar qué mecanismos defensivos podrían resultar eficaces frente a ella. 

Cómo funciona un ataque de ransomware en el microcódigo

En una prueba de concepto publicada hace unas semanas, un investigador de seguridad logró ejecutar un ataque de ransomware directamente en el microcódigo del procesador. Este experimento reveló un vector poco explorado que podría suponer un cambio significativo en la evolución del malware. El ataque explota una vulnerabilidad en los procesadores AMD Zen (de primera a quinta generación), que permite cargar microcódigo no autorizado sin la verificación adecuada de la firma. La verificación de firmas es una de las principales medidas utilizadas por los sistemas operativos para detectar modificaciones no autorizadas en componentes críticos como los bootloaders. Dado que el microcódigo rige el comportamiento fundamental de la CPU, su manipulación podría tener un impacto grave en el funcionamiento del sistema.

Esta vulnerabilidad fue señalada por Google al identificar un fallo en el algoritmo de validación de firmas de AMD y demostrar su alcance mediante una prueba práctica. En dicho experimento, los investigadores modificaron el microcódigo para manipular la función de generación de números aleatorios del procesador. Como resultado, la CPU devolvía siempre el número 4, independientemente del contexto de la solicitud. Aunque este ejemplo pueda parecer trivial, demuestra que es posible alterar procesos internos fundamentales del chip. En un escenario real, esto podría utilizarse para comprometer cálculos sensibles, como la generación de claves criptográficas, interferir en la verificación de firmas digitales o manipular algoritmos de integridad del sistema.

Por ahora, la técnica de manipulación del microcódigo con fines maliciosos se está explorando únicamente en entornos de investigación. Sin embargo, estos hallazgos ponen sobre la mesa un vector que merece ser tenido en cuenta en las estrategias de defensa futuras. Por ello, queríamos reflexionar sobre cómo podríamos detectar este tipo de ransomware si llegara a materializarse en un ataque real.

El análisis del comportamiento anómalo y la correlación de eventos en toda la infraestructura son elementos clave en este contexto. Desplegar herramientas capaces de integrar información desde distintos niveles del sistema, como endpoints, redes, servidores o entornos en la nube, permite construir una visión más completa y detectar patrones de actividad que podrían pasar desapercibidos para los mecanismos tradicionales.

Los enfoques de detección y respuesta extendidas (XDR) ofrecen capacidades valiosas en este sentido. La combinación de análisis de comportamiento avanzado, monitorización del movimiento lateral en la red y respuestas automatizadas ante actividades sospechosas ayuda a las organizaciones a identificar señales que podrían estar relacionadas con un ataque de ransomware. A su vez, esto refuerza una estrategia de defensa en capas, fundamental para hacer frente a amenazas que impactan a nivel hardware.

El posible desarrollo de malware a nivel de CPU añade un nuevo componente a los ataques de ransomware. A medida que el panorama de la ciberseguridad sigue evolucionando, reforzar las capacidades de detección, prevención y respuesta será fundamental para mitigar amenazas cada vez más sofisticadas.

Para ofrecer un contexto adicional sobre las posibles contramedidas, incluimos a continuación un extracto del investigador en el que se basa este artículo. Su análisis resulta especialmente relevante, como refleja el siguiente gráfico.