SAINT GRAIL: plataforma modular de investigacion de seguridad con IA

La version reescrita en Go por rendimiento y concurrencia nativa, con dos hallazgos reproducibles generados por IA y una validacion debil en un gestor de archivos. Codigo publico: arquitectura, integraciones y lo que costo reescribirlo.

1. Retomando el Camino

Hace unas semanas publiqué el artículo sobre SAINT GRAIL, la plataforma modular para investigación de seguridad ofensiva que construí en Python con Flask, SurrealDB y un agente híbrido que integraba DeepSeek y DeepWiki. La respuesta fue buena y el sistema demostró ser funcional, pero rápidamente me topé con los límites del enfoque.

El prototipo en Python era ágil para desarrollar, pero al escalar el número de vectores, nodos y la cantidad de datos JSON que se movían entre los módulos, el cuello de botella se hizo evidente. La latencia en la serialización/deserialización, el consumo de memoria y la imposibilidad de aprovechar el paralelismo real (GIL) empezaron a frenar el ciclo de investigación. Necesitaba un motor que pudiera procesar cientos de vectores en paralelo, parsear estructuras pesadas en milisegundos y liberar recursos para el LLM local.

La respuesta fue Go. No por moda, sino por razones técnicas muy concretas. Y los resultados no tardaron en llegar.

Contexto

Este artículo es la continuación directa de SAINT GRAIL: Una Plataforma Modular para Investigación de Seguridad Ofensiva con IA. Si no has leído el anterior, te recomiendo hacerlo para entender el origen del proyecto.

2. ¿Por qué Migrar a Go?

La decisión de migrar el orquestador central de Python a Go no fue trivial. Implicó reescribir cientos de líneas de código, adaptar la lógica de concurrencia y rediseñar la interacción con la base de datos. Pero los beneficios superaron con creces el esfuerzo.

Estas son las razones clave que me llevaron a dar el salto, basadas en las conclusiones de la investigación y la experiencia con el prototipo:

En resumen: Go convierte el orquestador en un motor de alto rendimiento que libera a la CPU y la RAM para lo que realmente importa: la inteligencia del agente y la ejecución de exploits.

Consola CLI mostrando estado de API y flujo de trabajo

3. Arquitectura en Go

La versión en Go mantiene la misma filosofía modular, pero con una estructura mucho más desacoplada y eficiente. El orquestador central (orchestrator.go) coordina todos los subsistemas mediante canales y goroutines, sin bloqueos ni esperas innecesarias.

2.1 Componentes Clave

// Estructura simplificada del orquestador en Go
            type Orchestrator struct {
                store       storage.GraphStore
                llm         llm.Router        // enruta entre DeepSeek, Ollama, etc.
                deepwiki    *deepwiki.Client
                fuzzing     *fuzzing.Fuzzer
                executor    *executor.BinaryExecutor
                tracker     *utils.ExploitTracker
                vectorSem   chan struct{}     // semáforo para concurrencia
                wg          sync.WaitGroup
            }

2.2 Flujo de Trabajo Mejorado

El bucle principal del agente ahora opera en ciclos de 5 segundos, ejecutando en paralelo:

Gracias a las goroutines, cada target se procesa de forma independiente, y el semáforo vectorSem limita el número de vectores concurrentes para no saturar el sistema.

Dashboard principal mostrando fases y estado global

4. Resultados Concretos: Dos PoCs Funcionales

La migración a Go no solo mejoró el rendimiento; también permitió que el sistema generara dos pruebas de concepto (PoCs) funcionales que demuestran el valor real del enfoque. Estos PoCs fueron descubiertos automáticamente por el agente durante sus ciclos de investigación y fuzzing, y posteriormente validados manualmente.

3.1 PoC #1: TOCTOU en DownloadManager de Chromium

Vulnerabilidad: Condición de carrera TOCTOU (Time-Of-Check-Time-Of-Use) en el gestor de descargas de Chromium. El sistema detectó que dos descargas con el mismo nombre, iniciadas casi simultáneamente, pueden colisionar y hacer que una trunque a la otra. Chromium reporta ambas como completadas, pero en disco solo queda un archivo.

Impacto: Suplantación de archivos descargados. Un atacante puede reemplazar un binario legítimo por uno malicioso durante la descarga, y la víctima ejecutará el archivo confiando en el gestor de descargas.

Cómo lo encontró SAINT GRAIL: El agente, al analizar el flujo de descargas en Chromium (a través de su parser AST y el análisis de código fuente), identificó la ventana de sincronización entre el hilo UI y el hilo de descarga. Generó un vector de ataque y, tras validar con DeepWiki, creó un PoC en Python que demostraba la colisión.

Nota sobre la inestabilidad

La condición de carrera depende del timing y la carga del sistema. En entornos con SSD rápido, la colisión es menos probable. Sin embargo, en discos HDD o con payloads grandes (50 MB+), la probabilidad aumenta significativamente.

3.2 PoC #2: CRC Bypass + SFX en 7‑Zip

Vulnerabilidad: Bypass de integridad (CRC) en el formato 7z. El sistema descubrió que eliminando el bloque kCRC del header del archivo, la bandera CrcDefined se vuelve false y la extracción se realiza sin verificar el CRC. Combinado con el mecanismo SFX (autoextraíble), se puede ejecutar código arbitrario al ejecutar el SFX.

Impacto: Ejecución de código asistida por el usuario (User-Assisted RCE) y persistencia a nivel de usuario (Startup folder). Afecta a 7-Zip 9.20 – 25.01 en Windows.

Cómo lo encontró SAINT GRAIL: El agente, durante un ciclo de fuzzing sobre el formato 7z, generó un archivo malformado que pasaba todas las pruebas de integridad (7z t). Al analizar el código fuente de 7-Zip (vía DeepWiki + AST), identificó que el CRC del folder se omitía si el bloque kCRC no estaba presente. El sistema construyó automáticamente un SFX que embebería el payload y lo ejecutaría.

Este hallazgo es especialmente relevante porque el bypass de integridad permite que un atacante distribuya un archivo malicioso que parece legítimo, y el mecanismo SFX asegura que el payload se ejecute sin interacción adicional. La persistencia en el Startup folder convierte el ataque en una amenaza duradera, ideal para campañas de spear‑phishing o distribución de malware.

Validación en vivo

Ejecuté poc_7zip.py en mi máquina Debian y generó un KB5012345_Installer.exe que, al ejecutarse en Windows, lanza calc.exe. El archivo .7z embebido pasa 7z t sin errores.

3.3 El Sistema Detrás de los PoCs

Estos dos PoCs no son scripts aislados; son el resultado directo del flujo de trabajo de SAINT GRAIL. El orquestador en Go orquesta el descubrimiento, la validación y la generación de exploits de forma autónoma. Cada PoC viene acompañado de un README.md que documenta el hallazgo, el mecanismo y las instrucciones de ejecución.

Todo el código generado, incluyendo los PoCs y el orquestador, está disponible en el repositorio público:

github.com/tty503/saint-grail-pocs-output

Ahí encontrarás los scripts, la documentación y las instrucciones para replicar los hallazgos.

Ejecución de PoC y verificación en /tmp
Motor de PoC en el navegador

5. Galería de Capturas

A continuación, una selección de capturas de pantalla que muestran diferentes aspectos del sistema en funcionamiento, desde la interfaz web hasta la línea de comandos y la validación de exploits.

Vista jerárquica del grafo y ficha técnica de fase
Grafo de red interactivo y mapeo MITRE

6. Estado Actual y Próximos Pasos

La versión en Go de SAINT GRAIL es completamente funcional y ha demostrado su capacidad generando dos PoCs reales. Sin embargo, el sistema sigue siendo un work in progress. Estas son las áreas en las que estoy trabajando actualmente:

Pero más allá de estas mejoras, el camino por recorrer es largo y apasionante. A continuación, detallo los principales desafíos y funcionalidades que aún están pendientes:

El objetivo a medio plazo es publicar el código completo como open-source, una vez que la documentación esté al día y los tests cubran las funcionalidades críticas. Mientras tanto, puedes seguir el progreso en el repositorio de PoCs y en mi blog.

¿Cuándo estará disponible?

Estoy apuntando a finales de 2026 para una versión beta pública. La prioridad es estabilizar el orquestador, completar la integración con modelos locales y documentar el flujo de trabajo para que otros investigadores puedan usarlo fácilmente.

/Resultados tangibles, tecnología de vanguardia

SAINT GRAIL demuestra que la combinación de IA, fuzzing y análisis estático puede generar hallazgos de seguridad reales. La migración a Go ha sido un acierto, y los dos PoCs son solo el comienzo.

Ver PoCs en GitHub → Artículo anterior → GitHub/tty503 →

7. Explicación Detallada de los PoCs

Para entender a fondo cómo SAINT GRAIL materializa sus hallazgos, desglosamos los mecanismos internos de cada exploit. Se incluyen fragmentos de código relevantes extraídos directamente de los scripts generados.

6.1 Chromium TOCTOU: Anatomía de la carrera

El PoC explota la separación entre el hilo de UI (que decide el nombre del archivo) y el hilo de descarga (que lo crea físicamente). En condiciones normales, si el archivo ya existe, Chromium añade un sufijo incremental ((1), (2)…). El fallo aparece cuando dos descargas con idéntico nombre pasan la verificación al mismo tiempo.

Flujo del ataque:

  1. Se inyecta un HTML con dos <a> ocultos en iframes, ambos apuntando a descargas diferentes pero con el mismo atributo download.
  2. Mediante BroadcastChannel se sincronizan ambos contextos: cada iframe confirma que está listo y, al recibir la orden de fuego, dispara el clic en el enlace.
  3. Ambas descargas se inician en el mismo instante, sorteando la verificación de existencia y forzando la colisión en DownloadFileImpl::Initialize.
  4. Se monitorizan los eventos de descarga vía Chrome DevTools Protocol (CDP) para detectar cuántas se reportan como completadas y cuántos archivos reales aparecen en disco.
// Fragmento del HTML inyectado: sincronización vía BroadcastChannel
            const bc = new BroadcastChannel("race");
            bc.onmessage = (e) => {
              if (e.data === "FIRE") {
                document.getElementById("d").click();
              }
            };

Métrica de éxito: CDP reporta ≥2 descargas completadas, pero en disco aparece exactamente 1 archivo con el nombre objetivo. Se comprueba el SHA256 del archivo superviviente: si corresponde al payload malicioso (payload B), la suplantación es efectiva.

6.2 7‑Zip CRC Bypass: Disección del formato y el parche

El formato 7z organiza la información en varios bloques. El NextHeader contiene la definición de los folders (unidades de compresión) y, opcionalmente, un bloque kCRC que almacena el CRC32 esperado para cada folder.

El bypass se logra en tres pasos:

  1. Localizar el bloque kCRC dentro del NextHeader. Su identificador es 0x0A, seguido de un byte que indica si todos los folders comparten CRC (0x01) o si hay un vector de bits (0x00).
  2. Eliminar el bloque completo (identificador + flags + datos CRC). Esto deja el array FolderCRCs vacío y fuerza CrcDefined = false.
  3. Recalcular los CRCs de integridad del header para que el archivo siga siendo sintácticamente válido. El NextHeaderCRC (CRC32 del nuevo NextHeader) y el StartHeaderCRC (CRC32 de los bytes 12-31 del archivo) se actualizan con los nuevos valores.
// Fragmento del parche: eliminación de kCRC y recálculo
            pos = header.find(b"\x0a\x01")  // Caso AllAreDefined=1
            if pos>= 0:
                del header[pos:pos+6]   // NID(1) + flag(1) + CRC32(4)
            // Recalcular NextHeaderCRC
            next_crc = calc_crc32(header)
            struct.pack_into("

Después del parche, 7z t devuelve OK porque la estructura sigue siendo correcta. Al extraer, _calcCrc se evalúa como false y la verificación nunca se ejecuta. El código de 7‑Zip CloseFile() devuelve S_OK aunque los datos extraídos no coincidan con el CRC original (inexistente).

6.3 Construcción del SFX malicioso

Para convertir la debilidad en ejecución de código, se aprovecha el modo SFX de 7‑Zip. Un ejecutable SFX estándar está formado por tres partes concatenadas:

  1. Stub SFX (7z.sfx): un pequeño binario PE que contiene la lógica de extracción.
  2. Archivo .7z parcheado: el payload empaquetado sin CRC.
  3. Configuración SFX: un bloque de texto que declara RunProgram y, opcionalmente, Directory para persistencia.
// Construcción del SFX en el PoC
            with open(output_exe, "wb") as f:
                f.write(stub_data)          # 7z.sfx
                f.write(archive_patched)    # .7z sin CRC
                f.write(sfx_config)         # RunProgram="payload.bat"

La opción --persistence cambia el bloque de configuración para incluir Directory="%APPDATA%\...\Startup". De este modo, el payload se copia en la carpeta de inicio automático, garantizando ejecución en cada arranque.

Nota sobre la cadena de explotación

La combinación de bypass de integridad + SFX permite que un atacante distribuya un “instalador de seguridad” que extrae y ejecuta código arbitrario sin levantar sospechas. Al no modificar los tamaños ni la estructura de directorios, el archivo .7z contenido es indistinguible de uno legítimo a nivel de firma.

Ambos PoCs están públicamente disponibles en el repositorio saint-grail-pocs-output, donde se incluyen los scripts completos, instrucciones de uso y referencias a las secciones exactas del código fuente de Chromium y 7‑Zip que confirman las vulnerabilidades.

8. Referencias y Enlaces

Continuidad. La version original y el diseño modular que la precedio.

9. Motivación: El Bug Hunting No Es un Sprint

Durante años, colegas y amigos me han sugerido que me meta de lleno al bug hunting. "Con lo que sabes, deberías estar reportando CVEs todas las semanas", me dicen. Y sí, la idea es tentadora. Pero cualquiera que haya intentado vivir de esto sabe que los años de investigación no siempre se traducen en ingresos mensuales estables. Entre la fuga de cerebros hacia las FAANG, la competencia feroz y el hecho de que un solo bug puede llevarte semanas de trabajo sin garantía de recompensa... la ecuación no es sencilla.

Sin embargo, la inquietud por explorar vulnerabilidades nunca desapareció. Lo que necesitaba era un sistema que multiplicara mi capacidad de investigación. Algo que me permitiera documentar cada paso, visualizar las relaciones entre componentes y, sobre todo, integrar inteligencia artificial para acelerar el proceso. Así nació SAINT GRAIL.

Nota sobre los datos

Todas las capturas de pantalla y datos mostrados en este artículo son de prueba. Utilicé un conjunto de datos genérico (un programa ficticio llamado "GenericApp") para no exponer mi investigación real. La plataforma es completamente funcional, pero los vectores, fases y primitivas que se ven aquí son placeholders.

10. ¿Qué es SAINT GRAIL?

SAINT GRAIL es una plataforma modular para documentar, visualizar y ejecutar investigaciones de seguridad ofensiva. Combina un backend API REST con base de datos SurrealDB embebida, un frontend de grafo interactivo (HTML5 Canvas + vanilla JS), un dashboard administrativo y utilidades de línea de comandos. Todo el código es editable directamente, sin dependencias de frameworks pesados.

El objetivo es simple: tener un "copiloto" de investigación que no reemplace al analista, sino que lo potencie. La plataforma te permite:

  • Crear vectores de ataque a partir de hallazgos en proyectos open-source.
  • Generar preguntas contextuales con DeepWiki para profundizar en componentes específicos.
  • Clasificar respuestas con IA (DeepSeek en mis pruebas) y crear automáticamente primitivas explotables.
  • Ejecutar PoCs y registrar resultados en un ciclo de mejora continua.
  • Visualizar todo el progreso en un grafo interactivo que muestra fases, vectores, brechas y primitivas.

¿Por qué no es público todavía?

El sistema aún no está lo suficientemente maduro para liberarlo como open-source. Hay piezas que necesitan pulirse, documentación que completar y pruebas de estrés que realizar. Pero estoy compartiendo los avances porque creo que la comunidad puede beneficiarse de las ideas, incluso si el código no está listo para consumo masivo.

11. Arquitectura y Componentes

La plataforma sigue los principios KISS (Keep It Simple, Stupid) y filosofía Unix: cada módulo tiene una responsabilidad única y se comunica mediante APIs bien definidas.

2.1 Estructura del Proyecto

# Árbol simplificado de SAINT GRAIL
            saint-grail/
            ├── api/                    # Backend Flask + SurrealDB
            │   ├── server.py           # Arranque de la app Flask
            │   ├── storage.py          # Capa de persistencia (SurrealDB)
            │   ├── llm.py              # Cliente DeepSeek, token budget
            │   ├── deepwiki.py         # Generación de preguntas DeepWiki
            │   └── routes/
            │       ├── agent.py        # Agente híbrido (bucle DeepWiki)
            │       ├── ingest.py       # Ingesta de datos, PoC
            │       └── ...
            ├── graph/                  # Frontend del grafo (HTML5 Canvas)
            ├── admin/                  # Dashboard de administración
            ├── utils/                  # Scripts auxiliares (fetch_commits, etc.)
            ├── config/
            │   └── saint-grail.conf    # Configuración global (tokens, GitHub)
            └── data/                   # Base de datos SurrealDB + JSONs
Resumen de la arquitectura de componentes de SAINT GRAIL

2.2 Backend y Base de Datos

La API está construida con Flask y utiliza SurrealDB en modo embebido. Esto significa que no necesitas instalar un servidor de base de datos externo; todo se almacena en un archivo local. La taxonomía de nodos incluye:

KindForma en el grafoDescripción
phaseCuadradoFases de la cadena de ataque
vectorCírculoVectores de ataque específicos
primitiveTriánguloPrimitivas explotables (addr_of, fake_obj, etc.)
barrierRomboBrechas o bloqueantes
researchRectánguloPreguntas DeepWiki o referencias externas

La API expone endpoints para CRUD de datos, ingesta de hallazgos desde DeepWiki, creación y ejecución de PoCs, sincronización P2P entre instancias, y todo el ciclo de trabajo del agente híbrido.

Documentación de la API con Swagger

2.3 Orquestador y Línea de Comandos

Todo se controla desde un script Bash llamado saint_grail.sh que actúa como orquestador. Desde aquí puedo iniciar los servicios, ver el estado, ejecutar el agente y monitorear el presupuesto de tokens de DeepSeek.

Menú de comandos del orquestador
Estado de la API y presupuesto de tokens

12. El Agente Híbrido y DeepWiki

Una de las características más potentes es el agente híbrido de investigación. La idea es crear un ciclo donde la IA y el analista humano se complementan:

  1. Selección automática: el bucle toma el primer vector activo que no esté en un estado final.
  2. Generación de preguntas DeepWiki: usando el módulo deepwiki.py, se crean preguntas contextuales en español basadas en el componente, archivos de auditoría y tipo de vector. Por ejemplo: "En el canal IPC, ¿se validan los tamaños de los mensajes antes de asignar buffers? ¿Es posible enviar un mensaje manipulado que provoque una corrupción de memoria?"
  3. Intervención humana: el nodo se pausa en estado AWAITING_DEEPWIKI y las preguntas aparecen en el dashboard. El analista investiga y responde.
  4. Clasificación y acción: el endpoint /api/agent/deepwiki/answer clasifica el riesgo usando DeepSeek (o mediante palabras clave si el presupuesto de tokens está agotado). Si el riesgo es alto, se crea automáticamente un nuevo nodo primitive, se genera un PoC y se ejecuta.

DeepSeek como LLM de pruebas

Utilicé DeepSeek (modelo gratuito con límite diario de tokens) para todas las pruebas de integración. La plataforma está diseñada para ser agnóstica al proveedor: puedes configurar cualquier API compatible con OpenAI en saint-grail.conf.
Dashboard mostrando el flujo híbrido de investigación

13. Dashboard y Flujo de Trabajo

El dashboard es el centro de mando. Desde aquí gestiono todo el ciclo de investigación, desde la creación de vectores hasta la validación de integridad.

4.1 Visión General y Progreso

La pantalla principal muestra el progreso global del proyecto, con fases que van desde "Reconocimiento" hasta "Escape Lógico". Cada fase tiene sus vectores y primitivas asociados.

Vista general del progreso de fases

4.2 Grafo Interactivo

El frontend del grafo es una de las partes que más tiempo me llevó. Renderiza los nodos según su kind (cuadrados para fases, círculos para vectores, triángulos para primitivas, rombos para barreras) y colorea según el estado. El panel de detalles muestra información exhaustiva: auditoría, PoC, logs, preguntas DeepWiki respondidas, etc.

Interfaz principal del grafo con nodos y detalles
Vista detallada de un nodo vector

4.3 Editor de Datos y Carga de JSON

Para crear vectores rápidamente, hay un formulario que te permite definir ID, componente, tipo de vector y descripción. También se pueden cargar y descargar datasets completos en formato JSON.

Editor para crear y gestionar vectores de ataque
Panel de carga y descarga de archivos JSON

4.4 Validación de Integridad

Con el tiempo, los nodos pueden acumular referencias a archivos de log o commits que ya no existen. El panel de validación escanea y limpia estas referencias rotas, manteniendo la base de datos consistente.

Panel de validación de integridad

14. Estado Actual y Próximos Pasos

SAINT GRAIL ya es funcional en mi entorno de desarrollo. El agente híbrido genera preguntas, el dashboard permite responderlas, se crean primitivas automáticamente y los PoCs se ejecutan. Pero aún no está listo para producción ni para un repositorio público.

Las tareas pendientes incluyen:

  • Completar la ejecución real de PoCs (ahora es simulada en muchos endpoints).
  • Migrar de los scripts generadores Bash (gen_*.sh) a una estructura de proyecto estable, aunque los generadores han sido increíblemente útiles para prototipado rápido.
  • Mejorar la UI/UX del dashboard para hacer el flujo de investigación más intuitivo.
  • Añadir tests automatizados para el ciclo completo del agente híbrido.
  • Explorar integraciones con otros modelos de IA más allá de DeepSeek.

¿Cuándo será público?

Cuando considere que el código está en un estado digno de ser compartido. No me gusta liberar proyectos a medias. Mientras tanto, este artículo y las futuras actualizaciones en el blog serán el canal para compartir avances.

Lo que más me entusiasma es el potencial de DeepWiki como fuente de contexto. La capacidad de generar preguntas específicas sobre archivos de código fuente, commits y componentes abre una puerta a una investigación semi-automatizada que no había visto en otras herramientas. No se trata de reemplazar al analista, sino de darle superpoderes.

/¿Te interesa la investigación de seguridad y la integración con IA?

Este proyecto se alinea con otras áreas de mi portafolio: exploit development, reversing y automatización de análisis.

Laboratorio de Exploit Dev → Triage de Malware PE → Reversing PLC Siemens → GitHub/tty503 →

15. Referencias y Enlaces

  • DeepSeek API — Modelo de lenguaje utilizado en las pruebas.
  • SurrealDB — Base de datos multimodelo embebida.
  • Flask — Microframework web para Python.
  • MITRE ATT&CK — Framework de tácticas y técnicas utilizado en la taxonomía de nodos.