Riesgos de la inyección DLL y DLL Hijacking en Windows

Guía Hardware » Guías de compra » Riesgos de la inyección DLL y DLL Hijacking en Windows

Cuando se empieza a trastear con técnicas como la inyección de DLL en procesos de Windows, es fácil centrarse solo en lo espectacular que resulta “meter” código en otro programa y olvidarse de los peligros que hay detrás. Esta técnica se usa tanto para fines legítimos (debug, hooking, compatibilidad) como para desarrollo de malware, escalada de privilegios y persistencia, así que entender sus riesgos no es opcional si quieres moverte con cierta seguridad en entornos Windows.

Además, la inyección de DLL está muy ligada a otros conceptos como el DLL Hijacking, la carga dinámica de bibliotecas, el orden de búsqueda de DLL en Windows o el uso de funciones como LoadLibrary / LoadLibraryEx. Todo esto forma un ecosistema en el que un solo archivo DLL malicioso puede comprometer por completo una máquina o incluso una organización entera, como ya ha pasado en ataques reales a gran escala.

Qué es una DLL y por qué es tan crítica en Windows

Antes de hablar de riesgos, hay que tener clara la base: una DLL es una biblioteca de enlace dinámico (Dynamic-Link Library), es decir, un archivo que contiene código ya compilado (funciones, recursos, datos) que varios programas pueden reutilizar a la vez. En Windows este modelo es fundamental para que el sistema y las aplicaciones no tengan que llevar todo su código “pegado” dentro del ejecutable.

En un programa compilado (por ejemplo, C o C++), en vez de incluir todas las funciones en el propio .exe, se vinculan bibliotecas externas. Ese enlace puede hacerse de dos formas: estática o dinámica. Con el enlace estático, el linker copia al ejecutable el código de la biblioteca que necesite. Con enlace dinámico, en cambio, las funciones se encuentran en una DLL compartida en memoria, que pueden usar varios procesos a la vez.

Este enfoque tiene muchas ventajas: ejecutables más ligeros, menor consumo de memoria y posibilidad de actualizar una DLL para beneficiar a varias aplicaciones de golpe. Pero también abre la puerta a que, si un atacante logra controlar qué DLL se carga, pueda meter su propio código en procesos legítimos con privilegios elevados.

En Windows, estos archivos suelen tener extensión .dll, aunque algunas bibliotecas relacionadas pueden terminar en .drv, .drov o incluso .exe. El usuario final no las abre directamente: es la aplicación o el propio sistema operativo quien las carga cuando las necesita durante la ejecución del programa.

Un solo archivo DLL puede ser compartido por múltiples procesos al mismo tiempo, de modo que una inyección o secuestro de esa DLL puede impactar sobre varios programas a la vez, amplificando el daño potencial si el atacante consigue colar una versión maliciosa.

Enlace estático, enlace dinámico y búsqueda de DLL en Windows

Para entender bien los riesgos de la inyección de DLL, conviene diferenciar cómo se integran las bibliotecas con una aplicación. Con enlace estático (Static Linking), el linker une el código de la biblioteca al ejecutable justo después de compilar. A nivel práctico, es casi como si hiciera un “copiar y pegar” de las funciones necesarias dentro del .exe, aumentando su tamaño y haciendo que cada programa cargue su propia copia en memoria.

Con el enlace dinámico (Dynamic Linking), en cambio, las bibliotecas se cargan desde un espacio compartido de memoria del sistema en tiempo de ejecución. Diez procesos distintos pueden hacer uso de la misma DLL, cargada una sola vez, lo que hace que el uso de memoria sea mucho más eficiente y que los ejecutables ocupen menos en disco.

En Windows hay dos mecanismos principales de vinculación con DLL: la vinculación implícita y la vinculación explícita. En la vinculación implícita, las DLL se cargan automáticamente cuando arrancas el programa que las necesita; el sistema resuelve las importaciones al inicio. En la vinculación explícita, la aplicación llama en tiempo de ejecución a funciones como LoadLibrary / LoadLibraryEx para cargar una DLL concreta cuando le hace falta.

En ambos casos, el parámetro clave es el nombre o ruta de la DLL (por ejemplo, el argumento lpLibFileName de LoadLibrary). Si la aplicación no pasa una ruta absoluta y solo indica el nombre del archivo, Windows usa su orden de búsqueda de DLL por defecto, y es ahí donde empiezan los problemas de seguridad si un directorio con permisos demasiado laxos aparece en esa búsqueda.

El sistema primero comprueba si la DLL ya está cargada en memoria y si forma parte de la lista de Known DLLs (puede verse en el registro en HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\KnownDLLs). Si está ahí, se usa la copia de confianza del sistema. Si no, Windows busca la DLL en una serie de directorios en un orden predefinido, y si un atacante puede escribir en alguno de esos directorios antes que el legítimo, tiene una oportunidad de oro para secuestrar la carga.

Inyección de DLL: concepto, usos y peligros

La inyección de DLL consiste en forzar a un proceso a cargar una biblioteca que no estaba prevista originalmente, de forma que el código de esa DLL se ejecute dentro del espacio de direcciones del proceso objetivo. Al inyectar una DLL en un proceso ya en marcha, el código malicioso hereda el mismo nivel de acceso y privilegios que el propio proceso.

Técnicamente, la inyección suele implicar reservar un buffer de memoria en el proceso víctima, copiar en él la ruta de la DLL a cargar y crear un hilo remoto que invoque a LoadLibraryA o LoadLibraryW apuntando a esa ruta. Para ello, es habitual usar la API de Windows: abrir el proceso con permisos suficientes, reservar memoria remota, escribir la ruta, obtener la dirección de LoadLibrary en kernel32.dll y, finalmente, crear el hilo remoto.

Este proceso se puede hacer de muchas maneras: modificando la memoria del proceso “a mano”, utilizando herramientas de terceros, a través de lenguajes de scripting como PowerShell, o incluso con técnicas más avanzadas como syscalls directas o indirectas para intentar evitar la monitorización de AV/EDR. El mecanismo varía, pero el resultado es el mismo: una DLL arbitraria se ejecuta dentro de otro programa.

Una vez inyectada, la DLL puede ejecutar todo tipo de acciones maliciosas: robo de credenciales, keylogging, capturas de pantalla, instalación de payloads adicionales, manipulación de funciones de seguridad o incluso desactivar componentes del antivirus. Todo depende de la lógica que se haya programado dentro de la biblioteca mediante la API de Windows.

Desde un punto de vista de desarrollo, también hay que entender la diferencia entre programar un .exe y una DLL. En un ejecutable típico tenemos una función main (o WinMain) que es el punto de entrada. En una DLL, en cambio, el punto de entrada es DllMain, una función especial a la que el cargador de Windows llama cuando la DLL se carga, se descarga o se adjunta/desadjunta a un hilo. El malware puede colocar ahí su lógica inicial o disparar otras funciones internas.

DLL Hijacking: secuestro del proceso de carga de bibliotecas

El llamado DLL Hijacking (o secuestro de DLL) es una de las técnicas más aprovechadas por atacantes para escalar privilegios y ganar persistencia en sistemas Windows. No siempre implica inyección “forzada” como tal, sino que se aprovecha de cómo una aplicación busca sus DLL cuando no se especifica una ruta absoluta o no se valida la integridad del archivo cargado.

La idea es sencilla: si una aplicación busca “nombre.dll” en una serie de directorios según el orden de búsqueda de Windows y uno de esos directorios es escribible por el atacante, basta con dejar allí una DLL maliciosa con el mismo nombre que la legítima. El programa, al arrancar, la cargará sin saberlo, ejecutando el código del atacante dentro de un proceso aparentemente legítimo.

Este comportamiento se vuelve especialmente peligroso cuando la aplicación vulnerable se ejecuta con privilegios de administrador o de sistema. En ese caso, la DLL maliciosa podrá realizar operaciones de alto impacto (modificar el registro, instalar servicios, manipular otros procesos) sin levantar demasiadas sospechas, porque el proceso que la aloja parece completamente normal para el sistema y muchos controles de seguridad.

El secuestro de DLL no es precisamente una técnica nueva: se lleva explotando desde tiempos de Windows 2000 y sigue vigente hoy en día, también en Windows 10 y versiones posteriores. De hecho, un DLL malicioso fue uno de los elementos clave en el ataque a la cadena de suministro que comprometió a organismos gubernamentales de Estados Unidos a través de un proveedor de software legítimo.

En términos sencillos, el DLL Hijacking se puede definir como el abuso del orden de búsqueda de DLL en Windows unido a permisos mal configurados en directorios de la aplicación o rutas del sistema. El atacante busca una combinación de: aplicación que carga DLL sin ruta absoluta + directorio anterior en el orden de búsqueda donde tenga permisos de escritura.

Orden de búsqueda de DLL y Search Order Hijacking

El orden de búsqueda de DLL en Windows es un elemento clave para entender los riesgos. Si una aplicación no especifica la ruta completa de la biblioteca, el sistema sigue una secuencia de directorios para intentar localizar el archivo. Esto está relacionado con la característica conocida como Safe DLL Search Mode, que puede estar habilitada o no.

Cuando el modo de búsqueda segura está habilitado, el orden típico es: directorio desde el que se carga la aplicación, directorio del sistema, directorio de sistema de 16 bits, directorio de Windows, directorio actual, directorios de la variable PATH. Si está deshabilitado, el directorio actual sube posiciones y se busca antes que algunos directorios del sistema, lo que abre una ventana adicional para ataques si ese directorio es fácilmente manipulable.

En ambos escenarios, el primer directorio que se consulta es el de la propia aplicación. Esto significa que, si el atacante puede dejar su DLL maliciosa en esa carpeta, la aplicación la cargará antes que la copia del sistema en System32 u otros directorios seguros. Por eso no es buena práctica instalar software directamente en rutas como C:\, donde por defecto muchos usuarios autenticados pueden escribir.

Este abuso del orden de búsqueda se denomina a menudo DLL Search Order Hijacking. No hace falta explotar vulnerabilidades complejas: solo es necesario que la aplicación llame a una DLL por nombre, sin ruta, y que exista un lugar en el camino de búsqueda donde el atacante pueda escribir. Desde ahí, la DLL maliciosa se ejecutará cada vez que se lance la aplicación.

Además, incluso si el desarrollador se esfuerza en usar el full path al cargar una DLL concreta, sus dependencias internas pueden seguir siendo resueltas usando el orden de búsqueda estándar. Esto puede derivar en ataques indirectos: se carga una DLL legítima desde una ruta absoluta, pero esta a su vez desencadena la búsqueda de otras bibliotecas que sí pueden ser secuestradas.

Una particularidad adicional es la existencia de la lista de Known DLLs. Si el nombre de la biblioteca solicitada aparece ahí, el sistema emplea su propia copia de confianza y no hay posibilidad de hijacking en ese punto concreto. Sin embargo, muchas DLL usadas por aplicaciones de terceros no están en esta lista, lo que deja abierta la posibilidad de manipular la carga.

Principales variantes de ataques basados en DLL

Dentro del mundo de la inyección y secuestro de DLL, encontramos distintas variantes y matices que conviene distinguir. Aunque todas comparten la idea de ejecutar código a través de una DLL en el contexto de otro proceso, la forma de conseguirlo puede cambiar y tener implicaciones diferentes a nivel de detección y mitigación.

Una de las formas más conocidas es el DLL Sideload, que se produce cuando el atacante tiene permisos de escritura en un directorio que aparece en el orden de búsqueda antes del directorio donde está la DLL legítima. Colocando una copia maliciosa con el mismo nombre en ese directorio “preferente”, el sistema la tomará como buena sin comprobar el resto de ubicaciones.

Otra técnica habitual es el Phantom DLL Hijacking. En este caso, la DLL que la aplicación intenta cargar directamente no existe en ninguno de los directorios de búsqueda. Si el atacante puede escribir en alguno de ellos, simplemente crea una DLL con ese nombre en un directorio adecuado y, al no haber versión legítima, Windows cargará la maliciosa sin tener nada con lo que compararla.

También existe la posibilidad de jugar con las Known DLLs. Aunque estas están pensadas para proteger bibliotecas del sistema, un atacante puede manipular ciertas claves de registro relacionadas para excluir ciertas DLL del procesamiento como KnownDLL o para redirigir carga a versiones alternativas, según el nivel de acceso al sistema que haya conseguido.

El DLL sideloading a través del directorio WinSxS es otra variante interesante. WinSxS contiene múltiples versiones de bibliotecas para resolver problemas de compatibilidad a largo plazo. Las aplicaciones que usan este mecanismo se apoyan en un manifiesto que indica qué versión de una DLL deben cargar. El problema es que estos metadatos pueden ser manipulados, permitiendo que una biblioteca falsificada se cuele como si fuera una versión legítima.

Finalmente, están los ataques que se aprovechan de DLL heredadas o poco utilizadas, presentes en rutas o configuraciones antiguas que se siguen cargando por inercia. Nombrando una DLL maliciosa como una de estas bibliotecas “fantasma” y ubicándola en la ruta adecuada, el atacante consigue que se ejecute código que nadie esperaba que siguiera en uso.

Desarrollo de DLL maliciosas y proyectos de inyección

Desde el punto de vista de un desarrollador (aunque sea para fines de laboratorio o pruebas de seguridad), crear una DLL inyectable implica entender bien DllMain y las opciones de compilación para Windows. Una DLL mínima puede consistir solo en la función DllMain con la lógica que queremos ejecutar cuando el proceso la carga, sin necesidad de exportar funciones adicionales como hacen las bibliotecas legítimas.

Una tarea típica de laboratorio es crear una DLL que muestre un MessageBox al ser cargada, usando la API de Windows. En este caso, la función DllMain detecta el evento de DLL_PROCESS_ATTACH y llama a MessageBox con los parámetros adecuados (identificador de ventana, texto, título y tipo de cuadro de diálogo) para confirmar visualmente que la inyección ha funcionado.

En Visual Studio, es habitual crear un proyecto en C o C++ y configurarlo específicamente para compilar como biblioteca dinámica. Hay opciones en el IDE para indicar que el resultado será una DLL, ajustar el tipo de runtime y seleccionar la arquitectura destino. De esta forma se genera un binario compatible con Windows que puede ser inyectado en otros procesos.

Si se compila desde Linux para Windows, pueden emplearse toolchains como x86_64-w64-mingw32-gcc, junto con banderas de optimización y configuración: niveles de optimización como -O2, opciones para aplicaciones de consola -mconsole, directorios de inclusión -I, reducción de tamaño del ejecutable con -s, separación de funciones y datos en secciones distintas con -ffunction-sections y -fdata-sections, o ajustes para el manejo de excepciones y el uso de bibliotecas estáticas estándar como -static-libstdc++ y -static-libgcc.

En Visual Studio también se suele tocar la sección de Code Generation, eligiendo opciones como Multi-threaded Debug (/MTd) para builds de desarrollo con información de depuración, o Multi-threaded (/MT) para versiones finales más portables que no dependan de runtimes externos. Esto permite que la DLL o el ejecutable funcionen correctamente en distintos equipos Windows x64 sin requerir librerías adicionales.

Una vez compilada la DLL, hay que colocarla en la ruta deseada en la máquina objetivo. Para pruebas de inyección directa, es frecuente indicar una ruta sencilla como C:\ o una carpeta de prueba, y programar el inyector para que use esa ruta exacta al reservar el buffer remoto y llamar a LoadLibrary.

Observación en memoria y comportamiento durante la inyección

Cuando se completa la inyección y el proceso objetivo carga la DLL, es muy útil usar herramientas como Process Hacker o Process Monitor para ver qué está ocurriendo por debajo. Estas utilidades permiten consultar la lista de DLL cargadas por un proceso y las direcciones en memoria donde se han mapeado.

Al analizar la memoria del proceso, se pueden observar distintas regiones asociadas a la DLL inyectada, con diferentes permisos (ejecución, lectura, escritura). En algunos segmentos aparecerá texto en claro definido dentro de la biblioteca, visible en la vista de memoria porque no está cifrado. Esto demuestra lo transparentes que pueden ser estos artefactos para un analista que sepa dónde mirar.

En un entorno de laboratorio, es común comprobar que la DLL se ha cargado correctamente haciendo que el proceso muestre un cuadro de mensaje o ejecute una acción visible. No obstante, en entornos reales, el código malicioso intentará pasar desapercibido, sin generar ventanas ni comportamientos llamativos para el usuario final.

Hay casos reportados en los que, al intentar inyectar incluso una DLL muy simple, el proceso termina de golpe sin aparentes excepciones, a pesar de tener la seguridad de Windows desactivada y el compilador funcionando correctamente. Esto puede deberse a múltiples factores: incompatibilidad de arquitectura (inyectar una DLL de 32 bits en un proceso de 64 bits o viceversa), errores en DllMain, uso indebido de la API o incluso a mecanismos de protección adicionales que monitorizan comportamientos sospechosos.

En contextos más avanzados de malware, la inyección puede completarse sin que el antivirus lo detecte en un primer momento, pero muchas soluciones modernas de EDR registran llamadas a funciones clave (como CreateRemoteThread, VirtualAllocEx, WriteProcessMemory, etc.) y pueden relacionarlas con comportamientos anómalos en la carga de DLL, detonando alertas o bloqueando el proceso.

Cómo detectar ataques de inyección y secuestro de DLL

Detectar un ataque basado en DLL no siempre es trivial, pero hay herramientas y enfoques que ayudan bastante. Una de las más útiles es Process Monitor (Procmon), que muestra en tiempo real todas las operaciones de entrada/salida de archivos, registro y procesos realizadas por el sistema.

Para investigar un posible DLL Hijacking, se puede iniciar Procmon, filtrar por la aplicación sospechosa y luego aplicar filtros adicionales para centrarse solo en archivos con extensión .dll. Esto permite ver qué bibliotecas intenta cargar el proceso y desde qué rutas. Además, se pueden filtrar resultados marcados como FILE NOT FOUND, que indican intentos de carga fallidos de DLL en directorios donde no se han encontrado copias legítimas.

La combinación de filtros del tipo “Result is NAME NOT FOUND” y “Path ends with .dll” ayuda a identificar oportunidades potenciales de hijacking, ya que muestran las DLL que el programa espera encontrar pero no existen en las rutas estándar. En un ataque Phantom DLL Hijacking, precisamente se aprovechan estos huecos para introducir una biblioteca maliciosa en uno de esos directorios.

También es interesante filtrar por la ruta de la propia aplicación para detectar DLL cargadas desde el mismo directorio del ejecutable. Dado que muchos ataques de secuestro colocan la DLL maliciosa junto al .exe, revisando estas cargas se puede descubrir si el programa está utilizando copias no deseadas en lugar de las bibliotecas oficiales del sistema.

Existen además herramientas específicas como DLLSPY, disponibles en repositorios públicos, que se centran en detectar posibles vulnerabilidades de escalada de privilegios relacionadas con DLL Hijacking. Estas utilidades automatizan parte del análisis y ayudan a los administradores y pentesters a identificar aplicaciones mal configuradas.

Buenas prácticas y mitigación de riesgos en la inyección de DLL

La primera línea de defensa contra los riesgos de la inyección y secuestro de DLL está en manos de los propios desarrolladores de software. La práctica más importante es especificar siempre la ruta completa (full path) al cargar DLL mediante LoadLibraryW/LoadLibraryA o sus variantes Ex, y revisar la documentación para usar los flags que limitan el comportamiento por defecto del orden de búsqueda.

Además de indicar la ruta absoluta, conviene que las aplicaciones usen DLL firmadas digitalmente y verifiquen dicha firma antes de cargarlas en memoria. Otra opción es comprobar el hash de la biblioteca frente a un valor de referencia conocido, asegurando que no se ha alterado. De este modo, aunque alguien logre colocar una DLL con el mismo nombre en un directorio accesible, no pasará las verificaciones de integridad.

Desde el punto de vista de la administración de sistemas, es crucial evitar que aplicaciones críticas se instalen en carpetas con permisos de escritura amplios, como la raíz de una partición (por ejemplo, “C:\”). Muchos directorios creados en la raíz heredan permisos que permiten escribir a cualquier usuario autenticado, lo que incrementa el riesgo de que alguien introduzca una DLL maliciosa sin darse cuenta.

En cuanto a protección más general, mantener un antivirus y soluciones de seguridad actualizadas sigue siendo importante. Aunque los ataques más sofisticados pueden intentar evadirlos, en muchos casos las inyecciones de DLL y payloads conocidos son detectados y bloqueados. El software de seguridad moderno suele monitorizar patrones típicos de inyección y anomalías en el comportamiento de procesos.

No hay que olvidar el factor humano. Muchos escenarios de inyección de DLL comienzan con el usuario ejecutando un archivo adjunto malicioso, descargando software de dudosa procedencia o confiando en un proveedor que ha sido comprometido. Formar al personal para identificar correos de phishing, ataques de ingeniería social y hábitos de descarga poco seguros reduce la probabilidad de que una DLL maliciosa llegue siquiera al sistema.

Por último, las organizaciones que dependen de numerosos proveedores deberían implementar soluciones de gestión de riesgos de terceros, capaces de monitorizar la postura de seguridad de toda la red de suministradores. Evaluar a los proveedores con cuestionarios de seguridad, revisar sus puntuaciones de riesgo en tiempo real y exigir estándares mínimos ayuda a reducir el peligro de ataques a la cadena de suministro basados en DLL comprometidas, como ya se ha visto en incidentes reales de alto perfil.

Todo este ecosistema hace que la inyección de DLL sea una técnica tan potente como peligrosa: es una herramienta legítima para depuración y compatibilidad, pero también una vía de ataque extremadamente eficaz si se combina con configuraciones débiles, malas prácticas de desarrollo y falta de controles de seguridad en torno a las bibliotecas compartidas de Windows.