随着可编程计算机成为主流，软件开发人员遇到了一个问题："如何创建一个隔离的环境来测试代码，而又不会有破坏系统的风险？答案是创建一个名为沙箱的安全空间--一个运行不信任代码的非常受限的环境--在这里你可以引爆可执行文件，而不必担心破坏生产环境。
事实证明，这种虚拟 "游乐场 "效果很好，并被推广到安全研究领域，在这里，潜在的有害或不可信软件可以安全运行，而不会影响主机的实体硬件或泄露敏感数据。通过将可能不受信任的代码限制在一个受控的虚拟环境中，沙盒允许研究人员执行动态分析并检测潜在恶意软件的行为模式。在安全研究方面，沙箱系统主要用于 "自动引爆 "恶意软件，并通过完整的攻击链分析和行为模式检测来检测未知恶意软件。
我们将了解沙箱环境的历史，以及安全分析师如何使用沙箱环境来对抗高度规避和适应性强的威胁。
什么是沙盒？
沙盒是一种网络安全实践，它使用一个隔离的引爆环境或 "沙盒"，作为安全运营中心（SOC）事件响应周期的一部分，安全团队在沙盒中引爆、观察、分析、检测和阻止可疑工件。这种方法提供了针对未知攻击载体的额外防御层。
利用沙箱，安全团队可以在模拟终端用户操作系统的隔离环境中运行可疑文件，从而进行高阶恶意软件分析。沙箱的主要优势在于观察可执行文件、脚本或恶意文档的行为，从而能够检测全新的未知恶意软件，甚至是专为在特定环境中运行而制作的恶意软件。这是继反病毒（AV）引擎实施的基于签名的检测之后的又一次进化。
Sandbox 环境的历史
沙箱是计算机科学中一个有点模糊的术语，指的是各种各样的技术。从软件安全的角度来看，它是 1993 年作为一种实现故障隔离的技术而开发的。更广泛地说，在安全环境中进行实验的概念源于多个学科，包括军事、软件工程、统计学和社会科学。
最近，沙箱技术的发展导致了Sun 操作系统中动态系统域或 "可信容器 "以及FreeBSD 操作系统中 "监狱 "的出现。这些安全机制允许在操作系统内的隔离区引爆程序而不影响系统。
如今，沙箱技术已被许多软件开发人员和安全专业人员普遍用于安全研究。虚拟化也使沙箱更广泛地为终端用户所用。
网络安全中为何存在沙盒
在网络安全领域，由于规避性恶意软件和高阶威胁越来越多，沙箱技术越来越受欢迎。沙箱一般用于
| 引爆可疑软件 | 安全研究人员利用沙盒安全地分析和研究恶意软件的行为。通过在受控环境中引爆恶意代码，他们可以识别潜在威胁并制定应对措施，而不会损害主机系统。 |
| 工艺隔离 | 对于漏洞利用缓解。想想 PDF（Adobe）或 Chrome 浏览器，它们都使用了沙箱技术。具体来说，PDF 多年来一直被反复利用，这推动了流程隔离架构的发展。 |
| 威胁猎杀 | 沙盒使威胁猎手能够了解新出现的恶意软件的行为和特征，帮助他们寻找类似的威胁。 |
沙箱安全的重要性
根据Future Market Insights 的研究，沙盒技术已在网络安全行业留下了浓墨重彩的一笔，其市场规模将在 2022 年达到 81 亿美元。
日益严峻的网络威胁形势
网络攻击日益复杂
随着网络犯罪分子开发出更先进、更有针对性的恶意攻击，沙盒在检测和防范这些威胁以防其造成破坏方面变得越来越重要。
零日漏洞的兴起
零日漏洞利用以前未知的漏洞，给企业带来巨大风险。沙箱技术有助于识别和分析这些威胁，为制定应对措施提供有价值的见解。
物联网（IoT）设备的激增
物联网设备的快速增长扩大了网络犯罪分子的攻击面。沙盒可以隔离应用程序并限制敏感数据的访问，从而帮助保护这些设备的安全。
沙箱技术的类型
沙箱技术主要有两类：操作系统级和应用程序级。
操作系统级别
虚拟机
虚拟机（VM）是一种沙箱形式，它模拟硬件来运行操作系统的多个实例。虚拟机在主机和客户系统之间提供高度隔离，允许用户安全运行不受信任的软件，或为不同任务创建独立环境。
Container
容器是一种轻量级的虚拟化形式，它共享主机操作系统的内核，但也隔离了应用程序及其依赖关系。与虚拟机相比，这种方法能提供更高效的资源利用率，同时还能保持高度隔离。
仿真
仿真沙箱是一种虚拟环境，可对软件或系统进行仿真或模拟，以达到测试、引爆或安全分析的目的。仿真沙箱可为软件或系统创建一个隔离环境，使其与主机操作系统和其他应用程序隔离，从而最大限度地降低损坏或干扰风险。这些沙箱包含安全措施，可防止恶意软件或恶意软件逃脱并影响主机系统。它们广泛应用于网络安全领域，以安全地引爆和分析恶意软件和威胁。 MetaDefender Sandbox在网络安全领域，沙箱被广泛应用于安全引爆和分析恶意软件和威胁。此外，它们对于测试软件在不同操作系统和硬件配置下的兼容性也很有价值。
基于仿真的沙箱与容器或虚拟机相比如何？
基于仿真的沙箱（如Qiling 或QEMU）与容器或虚拟机有几方面的不同：
- 基于仿真的沙箱模拟底层硬件架构，而虚拟机和容器共享底层主机硬件架构。这意味着基于仿真的沙箱可以运行不同架构的代码，如在基于 x86 的机器上运行 ARM，而虚拟机和容器则不能。
- 基于仿真的沙箱通常比虚拟机或容器的开销更高，因为它们是在完全仿真的环境中运行的。这可能会使它们的运行速度更慢、资源消耗更大。
- 基于仿真的沙箱通常比虚拟机或容器更加隔离和安全，因为它们不共享主机操作系统内核或其他资源。这使它们成为分析和测试恶意软件或其他潜在有害代码的良好选择。
- 与基于仿真的沙箱相比，容器和虚拟机通常更容易设置和使用，因为它们基于广泛支持的成熟技术。
总的来说，基于仿真的沙箱是在受控环境中分析和测试软件与系统的强大工具，但与虚拟机或容器相比，它们的开销更高，设置和使用也更困难。选择使用哪种技术取决于用例的具体要求。
应用层面
软件 包装器
作为应用程序的保护层，限制其权限并控制其对系统资源的访问。这种类型的沙箱对于限制可能有害的应用程序非常有用，同时仍允许它们运行。
网络浏览器沙盒
现代网络浏览器采用沙盒技术将网页内容与用户系统隔离。这有助于保护用户数据，防止恶意网站或脚本试图利用浏览器或操作系统中的漏洞。
沙箱的好处
沙箱具有广泛的安全优势，可增强组织应对未知和已知安全风险的能力。
加强安全
沙盒通过检测和隔离恶意软件和恶意软件，提供了额外的安全保护。通过在沙箱测试环境中执行可疑代码，用户可以最大限度地降低安全漏洞的风险，保护其宝贵的数据。
防范未知威胁
使用沙箱是防止未知威胁或高阶恶意软件逃避直接检测方法的可靠方法。零日威胁可以躲过基于签名的检测机制，因此在安全隔离的环境中触发这些威胁可以保护组织免受灾难性攻击。
更好的可操作情报
知识就是力量，沙箱测试提供了一个可操作的情报宝库，使组织能够创建清晰的威胁概况，这对预防未来的类似威胁极为有用。
沙盒的局限性和挑战
性能开销和可扩展性
沙箱的主要限制之一是与虚拟化相关的性能开销。在沙箱中运行应用程序可能需要额外的资源，从而导致执行时间变慢。在没有大量基础设施的环境中，将每个文件都装入沙箱通常是不切实际的。因此，沙箱技术通常作为附加技术集成在更广泛的处理漏斗中。
规避技巧
恶意软件开发者不断开发新技术来逃避检测。通过识别它们是在沙盒环境中运行，这些可疑程序可以改变其行为或延迟执行，从而绕过分析和检测。因此，沙箱安全也是一个需要考虑的重要因素。
高复杂性
实施和维护沙箱环境可能既复杂又耗时。企业需要确保拥有必要的专业知识和资源来有效管理这些环境。
有效沙盒的最佳实践
营造金色环境
主要的挑战在于分析不同环境下的样本，如果所有端点都是标准化的，则最好是在确切的目标环境下进行分析。例如，考虑一个只能在 Adobe Reader v9 上激活的漏洞。如果不针对各种 Adobe 版本测试样本，就很难触发该漏洞。考虑到应用程序堆栈和环境的无限组合，最佳方法是创建一个虚拟环境，作为模仿精简端点设置的 "黄金环境"。理想情况下，企业环境中的所有端点都 "看起来一样"，并使用相同的应用程序栈和版本。
为虚拟机采用安全护栏
为了提高沙箱的安全性，在使用沙箱时一定要安装安全防护装置，以检测敏感的个人身份信息或敏感数据。某些护栏还能防止恶意软件脱离沙盒环境。
通过提交无害文件检查误报
误报会对企业的工作流程造成损害，因为IT 专家必须进行进一步分析，以确保文件安全。为了将误报率降到最低，可以考虑不时将无害文件添加到沙箱中。如果检测到误报，可能是沙箱的定义出现了问题。
采用多层次安全方法
沙箱不应作为唯一的安全措施。沙箱与防火墙、入侵检测系统和启发式扫描等其他安全工具和实践相结合，才能发挥最大功效。实施深度防御策略可提供多层保护，使攻击者更难入侵系统。
持续监控Sandbox 软件 以发现恶意代码
对于威胁猎手和安全专家来说，能够实现持续监控的沙盒是宝贵的资产。了解恶意软件如何发出请求并与沙盒环境交互，有助于他们为未来的安全操作获取宝贵的可操作情报。
结论
沙盒是现代网络安全中一种重要的安全解决方案，为保护数字空间提供了强有力的手段。它允许安全执行不受信任的软件代码、进行恶意软件分析和对新应用程序进行受控测试，同时还限制应用程序对敏感数据和资源的访问。
Sandbox 常见问题
问：沙箱能否取代传统杀毒软件？
答：沙箱不能替代传统的防病毒软件。当沙箱与防火墙、入侵检测系统和防病毒软件等其他安全工具和实践相结合，创建全面的深度防御策略时，沙箱才最有效。
问：沙箱能否防范所有类型的恶意软件？
答：虽然沙箱是检测和隔离多种类型恶意软件的有效工具，但它可能无法捕捉到所有威胁。有些恶意软件可以通过改变行为或延迟执行来逃避沙盒检测。采用多层次的安全方法有助于应对这些挑战。
问：沙盒会影响系统或应用程序的性能吗？
答：由于虚拟化或隔离所需的额外资源，沙箱可能会带来性能开销。这种影响因沙箱技术和被沙箱化的特定应用而异。
问：什么是 Windows 沙盒环境？
答：WindowsSandbox 提供了一个轻量级桌面环境，可安全地隔离运行应用程序。安装在沙箱环境中的软件 将保持 "沙箱 "状态，与主机分开运行。沙箱是临时的。关闭时，所有软件、文件和状态都会被删除。
