Vol. 4 – Núm. 1/Enero – Junio – 2023
Sistemas inmutables de backup ante ataques de ransomware hacia una infraestructura TI
Immutable backup systems against ransomware attacks towards an IT infrastructure
Sistemas de backup imutáveis contra ataques de ransomware a uma infraestrutura de TI
José Reinaldo Cedeño Zambrano
1
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí “Manuel Félix López”
jrcedeno@espam.edu.ec
César Armando Moreira Zambrano
2
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí “Manuel Félix López”
cmoreira@espam.edu.ec
Como citar:
Cedeño, J. & Moreira, C. (2023). Sistemas inmutables de backup ante ataques de ransomware
hacia una infraestructura TI. Código Científico Revista de Investigación, 4(1), 600-612.
Recibido: 12/03/2023 Aceptado: 14/04/2023 Publicado: 30/06/2023
1
Ingeniero en informática de la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí
2
PhD. Docente de la universidad Técnica de Manabí y Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí ESPAM
MFL.
Código Científico Revista de Investigación Vol. 4 – Núm. 1/Enero – Junio – 2023
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Resumen
En la actualidad, los ataques cibernéticos son una de las principales preocupaciones de las empresas
y más aún amenazas de ransomware de todo tipo, instituciones gubernamentales, compañías
financieras, proveedores de salud y otros han sido sujeto a este tipo de ciberdelito, por lo tanto, el
objetivo de esta investigación es realizar un estudio e implementación de un sistema de respaldo
inmutable mediante software libre como segunda línea de defensa frente a un ataque de
informáticos, que pueda comprometer la infraestructura tecnológica. La metodología utilizada fue
de tipo cuantitativa y el método de ejecución fue ciclo en V, el mismo que integra las fases de:
especificación, diseño de alto nivel y de detalle, implementación y fase del test unitario, de
integración y operacional. Como resultado se realizó una copia de seguridad inmutable de los datos,
que es una estrategia y línea de defensa ante ransomware, garantizando que la copia de seguridad
inmutable se mantiene a salvo de los desastres o de ataques cibernéticos. Como conclusión se debe
tener al menos tres copias de los datos inmutadas significa que debería tener al menos dos Backup
adicionales además de los datos en producción, permitiendo que, si algo sucede con un Backup,
existirá otro al cual poder recurrir.
Palabras Clave: Sistemas inmutables, Ransomware, Veeam Backup, Infraestructura TI.
Abstract
Currently, cyber attacks are one of the main concerns of companies and even more ransomware
threats of all kinds, government institutions, financial companies, health providers and others have
been subject to this type of cybercrime, therefore, The objective of this research is to carry out a
study and implementation of an immutable backup system using free software as a second line of
defense against a computer attack that could compromise the technological infrastructure. The
methodology used was quantitative and the execution method was a V cycle, the same one that
integrates the phases of: specification, high-level and detailed design, implementation and phase
of the unit, integration and operational test. As a result, an immutable backup of the data was made,
which is a strategy and line of defense against ransomware, ensuring that the immutable backup is
kept safe from disasters or cyber attacks. In conclusion, having at least three copies of the data
immutable means that you should have at least two additional Backups in addition to the data in
production, allowing that, if something happens with a Backup, there will be another one to which
you can resort.
Key Words: Immutable systems, Ransomware, Veeam Backup, IT Infrastructure.
Resumo
Atualmente, os ataques cibernéticos são uma das principais preocupações das empresas e ainda
mais ameaças de ransomware de todos os tipos, instituições governamentais, empresas financeiras,
provedores de saúde e outros têm sido alvo desse tipo de crime cibernético, portanto, O objetivo
desta pesquisa é realizar realiza um estudo e implementação de um sistema de backup imutável
utilizando software livre como segunda linha de defesa contra um ataque informático que possa
comprometer a infraestrutura tecnológica. A metodologia utilizada foi quantitativa e o método de
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execução foi um ciclo V, o mesmo que integra as fases de: especificação, projeto de alto nível e
detalhamento, implementação e fase da unidade, integração e teste operacional. Como resultado,
foi feito um backup imutável dos dados, que é uma estratégia e linha de defesa contra ransomware,
garantindo que o backup imutável seja mantido a salvo de desastres ou ataques cibernéticos. Em
conclusão, ter pelo menos três cópias dos dados imutáveis significa que você deve ter pelo menos
dois Backups adicionais além dos dados em produção, permitindo que, se algo acontecer com um
Backup, haja outro ao qual você pode recorrer.
Palavras-chave: Sistemas imutáveis, Ransomware, Veeam Backup, Infraestrutura de TI.
Introducción
Hoy en día, todas las organizaciones se encuentran tecnológicamente dominadas por
sistemas informáticos, que logran el control de sus operaciones en esta era digital, algún incidente
dentro de su infraestructura tecnológica puede provocar pérdidas irreparables poniendo en riesgo
la continuidad del negocio.
Según un estudio de Dobran (2019), indica que aproximadamente menos del 50% de las
organizaciones no cuentan con un plan de recuperación ante desastres, de la misma forma cuenta
con un ineficiente sistema de copia de seguridad, afectando a la disponibilidad de servicios, de la
misma forma argumenta Rock (2020), afirmando que las entidades no tienen un método de
restauración de datos ante un ataque de ransomware o incidente de seguridad en la infraestructura
por parte de ciberdelincuentes.
Sanchez (2021), argumenta que, la información es uno de los principales y más sensibles
recursos de cualquier organización, puesto que la toma de decisiones estratégicas depende del dato.
y, sin embargo, no siempre se le presta la atención para cumplir con la salvaguarda de este. Y es
que ya sea por un accidente fortuito (incendio, inundación, subida de tensión) o bien por acción
una acción malintencionada (Malware, Ransomware), ya que existen amenazas a las que cualquier
organización se ve expuesta. Últimamente se ha incrementado exponencialmente el secuestro de la
información por parte de ciertos ciberdelincuentes, quienes cifran la información de la empresa
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utilizando un software malicioso para después solicitar un importe, normalmente en Bitcoins a
cambio de la clave que permita desbloqueo de los datos.
Arcserve (2021) detalla que, las organizaciones de TI siguen teniendo dificultades para
afrontar la abrumadora tarea de hacer backup de cantidades cada vez mayores de datos en ventanas
de backup cada vez más cortas. Lamentablemente, los administradores de TI están respondiendo a
pedidos de restauración de datos de emergencia y tratando de mantener la infraestructura de backup
para poder seguir satisfaciendo las exigencias. Las organizaciones están evaluando soluciones de
almacenamiento inmutable de copias de seguridad basado en discos. Sin embargo, muchas de las
soluciones actuales se basan en una arquitectura de escalamiento vertical con escalabilidad y
rendimiento limitados. Si se alcanzan los límites de escalabilidad, las únicas opciones posibles son
agregar otro conjunto independiente administrado por separado o proceder a la ardua tarea de
realizar una actualización a gran escala y reemplazar el conjunto actual.
Zavala (2022), define a la inmutabilidad como, la aplicación de mecanismos de protección
dentro de la arquitectura y diseño de los elementos que componen la plataforma de backup para
que sea inaccesible por los ciberdelincuentes y además nos garantice tener tiempos de recuperación
(RTO/RPO) óptimos que nos permita reducir el impacto de indisponibilidad de nuestros servicios
De la misma forma, Veritas (2023), aporta que, esto genera muchas islas de datos de backup
complejas de administrar y aumenta mucho el costo de propiedad. Por lo general, estas soluciones
de almacenamiento no son inmutables, con lo cual resultan vulnerables a ataques de ransomware.
Sin embargo, los planes de recuperación con lo que cuentan las instituciones son solamente
replicaciones de los servicios en una ubicación alterna, pero no tienen las capacidades para
restauración de los datos afectados por un ciberataque de ransomware ni mucho menos para la
mitigación de este tipo de incidentes (Rubrik, 2021).
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Por tal razón, es imprescindible la implementación de un plan de contingencia que logre la
sistematización y automatización de una copia de seguridad inmutable, garantizando la rápida
recuperación de datos comprometidos ante un ataque que pongan en peligro la seguridad de la
información de la empresa.
Desarrollo
Fase de Especificaciones
En esta fase se describen las especificaciones necesarias de la solución a implementar,
tomando como iniciativa de partida las características físicas con la que debe contar la
infraestructura TI de la organización. Adicionalmente en esta etapa se realizó la investigación y
comparación de software con las características de tener una solución de sistemas de respaldos
inmutables, tal como se observa en la Tabla 1, siendo así Veeam el escogido para dicho despliegue
de la solución, el cual se detalla a continuación en la Tabla 2 los requisitos y características técnicas
del software mencionado.
Tabla 1.
Tabla comparativa de funciones.
Soporte de
hipervisores
(vmware,
Hyper-V y
AHV)
Backup en
disco, cinta y
cloud
Compresión y
deduplicación
Replicación
integrada
Replicación
continua
Veritas
Netbackup
Si
Si
Si, pero necesita
un Media Server
en Cloud
Si, pero necesita
un Media
Server en Cloud
Commvault
Si
Si
No, es necesario
licenciar otro
producto
No, usa otro
sofware
licenciado
aparte
Veeam Backup
Si
Si
Si
Si
BareOS
Parcial, solo
vmware
Si
No, solo tiene
backup a cloud
No
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Después de haber analizado la tabla, se concluye que Veeam Backup es la solución más
viable para la implementación del servicio de backup y recuperación ante desastres. Dicho motivo
fue justificado debido a la capacidad de continuidad del negocio mediante la replicación que brinda
la misma herramienta, proporcionando la facilidad de ahorro en licenciamiento, tal como lo afirma
Glemot (2020), que permite la replicación continua, lo cual reducirá a menor cantidad de segundos
el objetivo de punto de recuperación (RPO).
Tabla 2.
Requisitos mínimos de backup server
Especificaciones
Requisitos
Hardware
CPU: procesador x86-64 (se recomienda un mínimo de 4 cores).
Memoria: 4 GB de RAM más 500 MB por trabajo simultáneo.
Espacio en disco: 10 GB para la instalación del producto.
Red: 1 Gbps como mínimo, recomendable 10GB.
1 Mbps como mínimo para replicación fuera del sitio.
Sistema Operativo
Solo se admiten versiones de 64 bits de los siguientes SO:
Microsoft Windows Server 2019, 2016, 2012 R2, 2012, 2008 R2 SP1
Microsoft Windows 10 (versión 1803 a versión 20H2)
Microsoft Windows 8.1, 7 SP1
Base de datos
Instalación local o remota de las siguientes versiones:
Microsoft SQL Server 2019, 2017, 2016, 2014, 2012, 2008 R2, 2008.
Para soluciones grandes o de mediana escala es recomendable la separación entre la base
de datos y el servidor de backup, de la misma manera, evitar el uso de versiones portables o express,
debido a la limitación en cuanto al uso de recursos como memoria y CPU.
Fase de Diseño de Alto Nivel y de Detalle
En esta fase se diseñó la arquitectura y despliegue de la misma, El diagrama muestra el
mecanismo de comunicación entre el sistema de infraestructura como servicio IaaS, y la
sincronización con el sistema de Backup automatizado mediante Veeam Backup, el mismo que
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debe ser filtrado En primera instancia por el firewall el cual tiene habilitado los puertos 6162 y
2500 3300, para pasar hacia el sistema. De almacenamiento repositorio donde se va almacenar la
copia inmutada, cabe indicar que se recibe en un sistema Operativo Linux centos 8, tal como se
observa en la Figura 1.
Figura 1. Diagrama de servidor de backup
Tabla 3.
Herramientas y sistemas operativos utilizados.
Herramientas
Dirección IP
Mascara de red
Gateway
Servidor Blade C3000
172.30.4.50
255.255.255.240
172.30.4.54
Host 1
172.30.4.51
255.255.255.240
172.30.4.54
Host 2
172.30.4.52
255.255.255.240
172.30.4.54
Host 3
172.30.4.53
255.255.255.240
172.30.4.54
Firewall
172.30.4.54
255.255.255.240
N/A
SAN HP P2000
172.30.4.55
255.255.255.240
172.30.4.54
Swicht Cisco SG 550X
172.30.4.56
255.255.255.240
172.30.4.54
Windows 2016 Server
172.30.4.57
255.255.255.240
172.30.4.54
Linux CentOS 8
172.30.4.58
255.255.255.240
172.30.4.54
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Fase de Implementación.
Partiendo de la fase anterior y con el objetivo de la pronta recuperación ante desastres
teniendo en cuenta la infraestructura TI adecuada, se procedió a la instalación y configuración del
sistema de respaldo inmutable, la cual se detalla en la Tabla 3 la cual define las herramientas y
sistemas operativos utilizados.
Se procedió con la virtualización del almacenamiento disponible dentro del sistema
operativo CentOS 8, luego de eso, se realizó la conexión vía SSH a dicho servidor y para el caso
de estudio de utilizó la herramienta veeamhubrep, la cual nos permite la gestión y configuración
del repositorio inmutable.
Fase del Test Unitario, de Integración y Operacional
Para realizar los respaldos de cada una de las instancias virtualizadas y de los volúmenes
lógicos de almacenamiento se utilizó Veeam Backup, permite hacer que los puntos de recuperación
en estos repositorios sean inmutables. Con la aplicabilidad de inmutabilidad, los puntos de
recuperación se almacenan mediante el modelo de escritura única, lectura múltiple (WORM). La
inmutabilidad agrega otra capa de seguridad a las copias de seguridad al proteger los puntos de
recuperación del cifrado por ransomware o eliminaciones y modificaciones accidentales, el mismo
que permite minimizar los fallos, esta herramienta cumple con las características apropiadas para
realizar los respaldo y restauración en periodos de tiempos cortos, por la tecnología que integra,
manteniendo la seguridad en todo momento.
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Tabla 4.
Script de backups inmutable
#!/bin/bash
listadiscos=$(lsblk)
scandisks=$(rescan-scsi-bus.sh)
echo "Scanning Disks....: $scandisks"
echo "List Disks : $listadiscos"
echo "****** Enter disk as example /dev/sdb ******: "
read
pvcreate $REPLY
vgcreate repoimm $REPLY
lvcreate -l 100%FREE --name repoveeam repoimm
mkfs.xfs -b size=4096 -m reflink=1,crc=1 /dev/repoimm/repoveeam
mkdir /repoveeam
mount /dev/repoimm/repoveeam /repoveeam
adduser repouser
echo "****** Please Enter repouser Password ******"
passwd repouser
mkdir /repoveeam/backups
chown repouser:repouser /repoveeam/backups
chmod 700 /repoveeam/backups
UUID=$(blkid | grep repoimm-repoveeam |cut -f2 -d'='|cut -f2 -d'"')
echo "******Saving /etc/fstab as /etc/fstab.$$******"
/bin/cp -p /etc/fstab /etc/fstab.$$
echo "******Adding / repoveeam to /etc/fstab entry******"
echo "UUID=${UUID} / repoveeam xfs defaults 1 1" >> /etc/fstab
echo "******Please Add The New Repository with repouser single-use credentiales in Veeam Backup &
Replication******"
while [ 1 ]
do
pid=`ps -fea | grep "veeammimmureposvc" | grep -v grep`
echo $pid
if [ "$pid" = "" ]
then
echo "******veeam Process is not here...******"
#exit
else
echo "******veeam Process Detected continuing...******"
echo "******Denying SSH /etc/ssh/sshd_config entry******"
echo "DenyUsers repouser" >> /etc/ssh/sshd_config
echo "******Disable SSH? Enter 1 for YES or 2 for NO******"
select yn in "Yes" "No"; do
case $yn in
Yes ) $(systemctl disable sshd && systemctl stop sshd); echo "SSH Service Disabled and Stopped,
Please disconnect from SSH"; exit;;
No ) exit;;
esac
done
fi
sleep 8
done
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Metodología
El presente trabajo de investigación tiene como finalidad la rápida recuperación de desastre
ante un ataque de ciberdelincuentes, de la misma forma que mejora significativamente la
sincronización y backup inmutable en la organización, dentro del mismo se aplicó la metodología
cualitativa, la ejecución se la realizó mediante el método ciclo en V, el mismo que integra las fases
necesarias para este tipo de desarrollo, las cuales están detalladas como fase de especificación, fase
de diseño de alto nivel y de detalle, fase de implementación y fase del test unitario, de integración
y operacional. Los sistemas de respaldos inmutables y su aplicabilidad en las organizaciones son
una tecnología innovadora que ofrece estabilidad en las aplicaciones críticas, implementando
sistemas de almacenamiento robustos que pueden alcanzar niveles de tolerancia a fallos muy
reducidos, garantizando seguridad y escalabilidad a través de mecanismos de redundancias e
inmutabilidad.
Garcés y Egas (2021), aportan que, el modelo en V permite hacer más explícita la tarea de
la iteración de las actividades del proceso. Las pruebas que se implementarían en cada fase
ayudarían a corregir posibles errores sin tener que esperar a que sean rectificados en la etapa final
del proceso. Esto, sumado las pruebas unitarias y de integración se consigue obtener exactitud en
los programas.
Resultados
Tras analizar los escenarios desplegados como una descripción de las soluciones más
relevantes en cuanto a copias de seguridad, debemos, y evaluar la solución propuesta y funcional,
para lo cual se desplego la solución y conexión entre veeam Backup y Vmware toso esto a nivel
de instancias virtuales, adicional se generó el recurso de almacenamiento dentro de SAN, el mismo
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que va contener los Backup generados a inmutados desde veeam, como son las máquinas virtuales
en producción dentro del sistemas IaaS.
Realizar una copia de seguridad inmutable de los datos es una estrategia y línea de defensa
ante ransomware, garantizando que la copia de seguridad inmutable se mantiene a salvo de los
desastres o los ataques, el mismo que no puede ser modificada, borrada o cambiada de ninguna
manera, ni el super usuario administrador del sistema Linux logrando recuperar rápidamente
siempre que sea necesario.
El sistema de Backup de veeam es compatible con sistemas VMware y su hipervisor Esxi
permitiendo ajustarse fácilmente a sistemas de infraestructura como servicio IaaS permitiendo la
integración y automatización inmutable respaldando las máquinas virtuales en su total despliegue.
En la tabla 5 se observa el consumo energético y costos promedio de un servidor, por lo
tanto, con la implementación de la solución planteada este indicador se optimiza, ya que la media
de consumo en los servidores virtualizados no varía tanto, es decir en valores porcentuales
aproximadamente en un 5% adicional al consumo eléctrico.
Tabla 5.
Consumo promedio energético y costos
Los resultados mostrados son notables y se comprueba que la implementación de IaaS
mejoró los parámetros planteados a resolver mediante el Backup inmutable automatizado, dando
una solución eficiente, escalable y que contribuye en el desarrollo tecnológico y prevención de
amenazas de la infraestructura tecnológica.
Modalidad
Costo por
equipo
Consumo
energía
(watts)
Consumo
mensual
(Kwh)
Consumo
mensual ($)
Consumo
anual ($)
Tradicional
$10.000,00
1
398
286,56
$25,50
$306,04
Virtualizado
$10.000,00
4
568
408,96
$36,39
$436,77
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En esta prueba se realiza la validación, y que la parte fundamental del servicio de respaldo
o backup funciona correctamente por lo cual se verifica que la programación y automatización de
dicha copia esté operativa desde la máquina virtual al repositorio de almacenamiento local.
Conclusiones
Un sistema Backup con inmutabilidad garantiza que las copias de seguridad de las
instancias virtuales y servidores físicos no se vean afectadas o encriptadas por el ransomware. Todo
esto gracias a el estándar WORM Write-Once-Read-Many. los datos se escriben una sola vez y,
una vez hecho, no pueden alterarse. Es decir, no pueden ser reescritos ni borrados, aunque podrás
acceder a ellos cuantas veces sean necesarias.
Tener un sistema automatizado de Backup que permita la convergencia entre tecnologías
garantiza que se puedan tener copias de los datos inmutadas en centros de datos alternos esto
significa que debería tener al menos dos Backup adicionales, si algo llegara a suceder con un
Backup, existirá otro al cual poder recurrir
Implementar una infraestructura inmutable es una manera de gestión y administración
simplificada en cuanto a actualizaciones de copias de seguridad, es decir que los servicios poseen
una rápida capacidad de recuperación ante desastres e inmutabilidad ante la corrupción de sus
datos.
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Referencias bibliográficas
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