分析重装系统也无法清除的鬼影病毒

责任编辑：支书Woojune

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整理电脑的时候找到自已以前分析的一个鬼影病毒的资料，当时兼容市面上主要的windows系统（XP, win7,包含x86和x64系统）样本来自国外，有不少亮点，当时花了不少时间把所有原理分析出来并重新用汇编和C++实现了出来。以前的一些资料简单整理了下，分享出来，也给自己以前的工作留个记录。

该木马样本通过感染MBR达到早于系统得到执行。整个样本以非文件形式存在，直接写人磁盘扇区。包括感染的MBR以及保存在磁盘末尾非文件系统的payload。

木马执行流程从MBR开始，通过hook和注册回调函数的机制，将所有的木马程序在windows启动过程中逐级得到执行， windows启动完毕后最终将下载者dll注入到指定的系统进程中，下载者代码循环执行而告终。

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木马有亮点

绕过windows的PatchGuard保护

兼容XP, win7（x86,x64）（bootkit型底层木马兼容不同系统是挺有挑战的）

自保护功能：感染木马后通过WinHex等工具查看到的MBR是正常的，而且无法修改被感染的MBR（不是简单的修改失败，而是会呈现MBR被修改成功的假象）

从内核态向用户态的指定系统进程注入下载者DLL（根据系统是32位还是64位，会注入相应的32位和64位版本的DLL）

启动过程中关闭指定进程

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木马工作原理

1）木马植入程序运行后感染MBR和磁盘末尾未分区部分 （无文件，直接写入磁盘扇区）

感染的数据主要包括6个部分：

感染的MBR；

启动部分代码；

x86驱动代码；x64驱动代码；

x86下载者DLL；x64下载者DLL

（前两部分未压缩，其他4部分进行了aPLib压缩）

2）重启电脑后感染的MBR接管执行：

a) 加载末尾20个扇区的前18个扇区（未压缩数据）到常规内存并执行

b) 加载第19个扇区（原始MBR）到0x7C00

c) 加载第20个扇区（配置信息：驱动、下载者代码的大小、payload所在扇区位置数据）到常规内存

d) 调用Int15扫描常规内存，保存ARD结构体用于后续常规内存的分页扫描（查找ntoskrnl.exe映像）

e) hook IVT表中int13向量（用于监控后续磁盘读操作）

f) 跳转到0x7C00控制权转交原始MBR，系统继续启动

_ARD: AddressRange Descriptor Structure
+0：BaseAddrLow：基地址的低32位
+4：BaseAddrHigh：基地址的高32位
_+8：LengthLow：长度（字节）的低32位
+12：LengthHigh：长度（字节）的高32位
+16：Type：这个地址范围的地址类型（1：AddressRangeMemory；2：?AddressRangeReserved；Other：Undefined）

3）Int13钩子监视系统启动过程的读磁盘操作，当读取到kdcom.dll时接管执行（绕过PatchGuard的时机）

a）int13钩子根据读取文件的前0×200字节的校验值和PE特征码识别kdcom.dll，根据kdcom.dll PE的mechine字段判断系统为32位还是64位（32位和64位部分hook函数不同，整体流程一致）

b）根据前面保存的ARD结构体扫描常规内存，找到ntoskrnl.exe基地址(根据文件hash值)，再根据ntoskrnl PE导出表hook函数IoCreateDriver（根据函数名hash值，64位系统hook MmMapIoSapce）

c）控制权继续转交系统

4）IoCreateDriver钩子函数接管执行

a）先恢复IoCreateDriver钩子

b）同前机制，根据ntoskrnl.exe基地址和PE导出表找到函数PsSetLoadImageNotifyRoutine

c）调用PsSetLoadImageNotifyRoutine，注册回调函数

d）控制权继续转交系统

5）系统加载模块时，上步PsSetLoadImageNotifyRoutine注册的回调函数接管执行

a）如前机制，得到NtReadFile，NtClose，NtOpenFile，ExAllocatePool函数指针

b）申请8K内存，再打开Device\Harddisk0\Patition0，将驱动部分压缩数据读入其中

c）申请0×3600字节内存，解压驱动数据到其中

d）释放8K压缩数据内存，转入驱动代码部分执行

6）驱动部分压缩数据解压后的执行

a）根据实际加载的内存地址，对驱动部分的常量进行重定位

b）InstallProcessNotifyCallback注册回调函数，回调函数监控当创建的进程如包含在屏蔽进程列表中时，直接return

c）PsSetLoadImageNotifyRoutine注册回调函数，当创建进程包含在注入进程列表中时注入下载者DLL

d）Hook NtReadFile, NtWriteFile, 当尝试读写感染的MBR或磁盘末尾未分区处，都返回正常值，隐藏被感染迹象。同样写入数据到此部分也会做相应保护，不会真正写入，但会呈现已被写入的假象

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内核向用户态进程注入代码原理

通过KeInitializeApc、KeInsertQueueApc（未文档化函数）插入内核APC回调函数、ExQueueWorkItem插入WorkItem回调函数，附加用户进程，将注入代码复制到用户进程内存空间，最后通过一个用户APC指向注入代码，并异步得到执行。

详细流程如下：

1）PsSetLoadImageNotifyRoutine注册回调函数

2）任意进程加载模块时，上步注册的回调函数得到执行

调用FsRtlIsNameInExpression，判断加载的是kernel32.dll，是则继续执行，否则返回。（The FsRtlIsNameInExpressionroutine determines whether a Unicode string matches the specified pattern.）

FsRtlAllocatePool申请0×34字节内核非分页内存，用于后续APC对象及回调参数。

将kernel32.dll基址存入0×34字节的最后一个DWORD中（用于APC回调函数入参）

调用KeGetCurrentThread得到当前线程对象（用于APC初始化的入参）

调用KeInitializeApc、KeInsertQueueApc（未文档化函数）插入内核APC回调函数（执行后续流程）

3）上步插入的内核APC函数异步执行

调用ExFreePool释放APC结构体内存

FsRtlAllocatePool申请0×40字节非分页内核内存（用于后续EVENT对象、WORKITEM对象及其参数）

调用KeGetCurrentThread、PsGetCurrentProcess、PsGetCurrentThreadProcessId得到进程对象，线程对象，PID（存入上面申请的内存中，作为参数传给ExQueueWorkItem插入的回调函数）

调用KeInitializeEvent，用于同步，等待WorkItem执行完毕

调用ExQueueWorkItem插入后续流程的回调函数

调用KeWaitForMutexObject等待上面的WorkItem回调函数执行完毕

调用ExFreePool释放上面申请的0×40字节内核内存

4）上步ExQueueWorkItem插入的回调函数执行

调用PsLookupProcessByProcessId得到EPROCESS

调用PsGetProcessImageFileName通过EPROCESS得到进程文件名

计算进程文件名的hash值与想要注入代码的进程列表做对比（包含在内继续执行，否则返回）

调用KeStackAttachProcess将当前线程附加到目标进程用户态地址空间

配置入参数ClientId, ObjectAttributes后，调用ZwOpenProcess打开目标进程

调用ZwAllocateVirtualMemory申请目标进程用户态内存

mov指令将内核中的注入代码拷贝到上步申请的用户态进程空间

调用FsRtlAllocatePool申请0×30字节内核非分页内存用于APC对象

调用KeInitializeApc，KeInsertQueueApc插入用户APC（注入代码在用户态进程执行）

调用ZwClose，KeUnstackDetachProcess，ObDereferenceObject释放资源

末尾调用KeSetEvent设置事件，用于同步，通知WorkItem执行完毕

5）上步插入的用户APC异步得到执行（注入的代码在目标进程执行）

至此，完成了内核态向目标用户进程注入代码并得到执行

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自保护原理

木马自保护功能：当木马正常工作后，用WinHex等磁盘查看工具是看不到MBR及磁盘末尾被感染的迹象的，并且用工具对MBR或磁盘末尾进行修改后，呈现被改动的假象，但实际并未修改成功。木马代码依然存在在磁盘相应位置。

通过hook NtReadFile和NtWriteFile两个函数实现的自保护功能

当写数据到MBR或磁盘末尾处时，写入的数据存入内存而不真正写入磁盘，当读取磁盘MBR或末尾时，不真实读取，而用之前暂存的数据代替，呈现数据被写入的假象，实现自我保护

内存0×20000（128k）

（1）NtWriteFile钩子函数

a）确认写入的数据是否在MBR处或磁盘末尾0xFC00处

b）当向MBR写入数据时：将写入的数据保存到上表内存中0×400处（假MBR），以及更新0×200（原始MBR）和0×600（染后后MBR）的末尾0x4C的数据信息（只更新MBR中分区表等数据信息，而不改变MBR中的代码）；修改磁盘MBR处后0x4C的分区表等数据，修改磁盘倒数第2个扇区（备份的原始MBR）的后0x4C数据部分

c）当向磁盘末尾0xFC00写入数据时：计算写入数据与末尾0xFC00的交叉情况，保存写入的数据到0×10400处（假的磁盘末尾数据）

（2）NtReadFile钩子函数

a）确认读取的数据是否在MBR处或磁盘末尾0xFC00处

b）当读取MBR时，用上表中0×400处的假MBR代替

c）当读取磁盘末尾时，用上表中0×10400处假数据代

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结语

这是几年前逆向分析的基于MBR的bootkit型样本（来自国外），运行相当稳定（也尝试过改造来从BIOS启动，但主板芯片的差异，以及植入BIOS的程序兼容性很难保证，最终稳定性不好）该样本当时未在国内传播，逆向老外的样本过程中发现各种细节处理的非常到位，师夷长技以自强 。^_^

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本文由MS509团队成员原创，转载请注明来源

注：本文已由团队成员“expsky”2016-07-25 发布于“FreeBuf”

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