Образцы серьезной малвари и вымогателей часто содержат интересные методики заражения, скрытия активности и нестандартные отладочные приемы. В вирусах типа Potato или вымогателях вроде SynAsk используется простая, но мощная техника скрытия вызовов WinAPI. Об этом мы и поговорим, а заодно напишем рабочий пример скрытия WinAPI в приложении.

Итак, есть несколько способов скрытия вызовов WinAPI.

  1. Виртуализация. Важный код скрывается внутри самодельной виртуальной машины.
  2. Прыжок в тело функции WinAPI после ее пролога. Для этого нужен дизассемблер длин инструкций.
  3. Вызов функций по их хеш-значениям.

Все остальные техники — это разные вариации или развитие трех этих атак. Первые две встречаются нечасто — слишком громоздкие. Как минимум приходится всюду таскать с собой дизассемблер длин и прологи функций, рассчитанные на две разные архитектуры. Вызов функций по хеш-именам прост и часто используется в более-менее видной малвари (даже кибершпионской).

Наша задача — написать легко масштабируемый мотор для реализации скрытия вызовов WinAPI. Они не должны читаться в таблице импорта и не должны бросаться в глаза в дизассемблере. Давай напишем короткую программу для экспериментов и откомпилируем ее для x64.

#include <Windows.h>

int main() {
  HANDLE hFile = CreateFileA("C:\\test\\text.txt",
    GENERIC_READ,
    FILE_SHARE_READ,
    NULL,
    OPEN_EXISTING,
    FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
    NULL);
  Sleep(5000);
  return 0;
}

Как видишь, здесь используются две функции WinAPI — CreateFileA и Sleep. Функцию CreateFileA я решил привести в качестве примера не случайно — по ее аргументу "C:\\test\\text.txt" мы ее легко и найдем в уже обфусцированном виде.

Давай глянем на дизассемблированный код этого приложения. Чтобы листинг на ASM был выразительнее, программу необходимо откомпилировать, избавившись от всего лишнего в коде. Откажемся от некоторых проверок безопасности и библиотеки CRT. Для оптимизации приложения необходимо выполнить следующие настройки компилятора:

  • предпочитать краткость кода (/Os),
  • отключить проверку безопасности (/Gs-),
  • отключить отладочную информацию,
  • в настройках компоновщика отключить внесение случайности в базовый адрес (/DYNAMICBASE:NO),
  • включить фиксированный базовый адрес (/FIXED),
  • обозначить самостоятельно точку входа (в нашем случае это main),
  • игнорировать все стандартные библиотеки (/NODEFAULTLIB),
  • отказаться от манифеста (/MANIFEST:NO).

Эти действия помогут уменьшить размер программы и избавить ее от вставок неявного кода. В моем случае получилось, что программа занимает 3 Кбайт. Ниже — ее полный листинг.

public start
start proc near

dwCreationDisposition= dword ptr -28h
dwFlagsAndAttributes= dword ptr -20h
var_18= qword ptr -18h

sub   rsp, 48h
and   [rsp+48h+var_18], 0
lea   rcx, FileName       ; "C:\\test\\text.txt"
xor   r9d, r9d            ; lpSecurityAttributes
mov   [rsp+48h+dwFlagsAndAttributes], 80h ; dwFlagsAndAttributes
mov   edx, 80000000h      ; dwDesiredAccess
mov   [rsp+48h+dwCreationDisposition], 3 ; dwCreationDisposition
lea   r8d, [r9+1]         ; dwShareMode
call  cs:CreateFileA
mov   ecx, 1388h          ; dwMilliseconds
call  cs:Sleep
xor   eax, eax
add   rsp, 48h
retn

start endp

Как видишь, функции WinAPI явно читаются в коде и видны в таблице импорта приложения.

Приложение в программе PE-bear
Приложение в программе PE-bear

Теперь давай создадим модуль, который поможет скрывать от любопытных глаз используемые нами функции WinAPI. Напишем таблицу хешей функций.

static DWORD hash_api_table[] = {
  0xe976c80c, // CreateFileA
  0xb233e4a5, // Sleep
}

Как хешировать

В статье нет смысла приводить алгоритм хеширования — их десятки, и они доступны в Сети, даже в Википедии. Могу посоветовать алгоритмы, с возможностью выставления вектора начальной инициализации (seed), чтобы хеши функций были уникальными. Например, подойдет алгоритм MurmurHash.

Давай условимся, что у нас макрос хеширования будет иметь прототип HASH_API(name, name_len, seed), где name — имя функции, name_len — длина имени, seed — вектор начальной инициализации. Так что все значения хеш-функций у тебя будут другими, не как в статье!

Поскольку мы договорились писать легко масштабируемый модуль, определимся, что функция получения WinAPI у нас будет вида

LPVOID get_api(DWORD api_hash, LPCSTR module);

Но до этого еще нужно дойти, а сейчас напишем универсальную функцию, которая будет разбирать экспортируемые функции WinAPI передаваемой в нее системной библиотеки.

LPVOID parse_export_table(HMODULE module, DWORD api_hash) {
  PIMAGE_DOS_HEADER     img_dos_header;
  PIMAGE_NT_HEADERS     img_nt_header;
  PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY     in_export;

  img_dos_header  = (PIMAGE_DOS_HEADER)module;
  img_nt_header = (PIMAGE_NT_HEADERS)((DWORD_PTR)img_dos_header + img_dos_header->e_lfanew);
  in_export = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)((DWORD_PTR)img_dos_header + img_nt_header->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT].VirtualAddress);

По ходу написания этой функции я буду пояснять, что к чему, потому что путешествие по заголовку PE-файла — дело непростое (у динамической библиотеки будет именно такой заголовок). Сначала мы объявили используемые переменные, с этим не должно было возникнуть проблем. 🙂 Далее, в первой строчке кода, мы получаем из переданного в нашу функцию модуля DLL ее IMAGE_DOS_HEADER. Вот его структура:

typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {
  WORD e_magic;
  WORD e_cblp;
  WORD e_cp;
  WORD e_crlc;
  WORD e_cparhdr;
  WORD e_minalloc;
  WORD e_maxalloc;
  WORD e_ss;
  WORD e_sp;
  WORD e_csum;
  WORD e_ip;
  WORD e_cs;
  WORD e_lfarlc;
  WORD e_ovno;
  WORD e_res[4];
  WORD e_oemid;
  WORD e_oeminfo;
  WORD e_res2[10];
  LONG e_lfanew;
} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

Здесь нас интересует поле e_lfanew — это RVA (Relative Virtual Address, смещение) до заголовка IMAGE_NT_HEADERS, который, в свою очередь, имеет такую структуру:

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
  DWORD                   Signature;
  IMAGE_FILE_HEADER       FileHeader;
  IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

Нужное нам поле OptionalHeader указывает на еще одну структуру — IMAGE_OPTIONAL_HEADER. Она громоздкая, и я ее сократил до нужных нам полей, точнее до элемента DataDirectory, который содержит 16 полей. Нужное нам поле называется IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT. Оно описывает символы экспорта, а поле VirtualAddress указывает смещение секции экспорта.

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
  ...
  IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

Итак, мы в секции экспорта, в IMAGE_EXPORT_DIRECTORY. Продолжаем ее читать:

PDWORD rva_name;
UINT rva_ordinal;
rva_name = (PDWORD)((DWORD_PTR)img_dos_header + in_export->AddressOfNames);
rva_ordinal = (PWORD)((DWORD_PTR)img_dos_header + in_export->AddressOfNameOrdinals);

Чтобы было понятнее, структура IMAGE_EXPORT_DIRECTORY:

typedef struct _IMAGE_EXPORT_DIRECTORY {
  DWORD Characteristics;
  DWORD TimeDateStamp;
  WORD  MajorVersion;
  WORD  MinorVersion;
  DWORD Name;
  DWORD Base;
  DWORD NumberOfFunctions;
  DWORD NumberOfNames;
  DWORD AddressOfFunctions;
  DWORD AddressOfNames;
  DWORD AddressOfNameOrdinals;
} IMAGE_EXPORT_DIRECTORY,*PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY;

Наконец-то мы пробрались сквозь дебри заголовка PE к нужным нам данным. Остальное — дело техники. Как ты уже понял по коду, здесь нас интересуют два поля: AddressOfNames и AddressOfNameOrdinals. Первое содержит имена функций, второе — их индекс (читай: номер). Суть дальнейших действий проста: в цикле будем просматривать и сверять переданный в нашу функцию хеш с хешами функций в таблице экспорта и, как найдем совпадение, выходим из цикла.

UINT ord = -1;
for (i = 0; i < in_export->NumberOfNames; i++) {
  api_name = (PCHAR)((DWORD_PTR)img_dos_header + rva_name[i]);
  get_hash = HASH_API(api_name, name_len, seed);
  if (api_hash == get_hash) {
    ord = (UINT)rva_ordinal[i];
    break;
  }
}

Нашли! Теперь получаем ее адрес и возвращаем его:

  func_addr = (PDWORD)((DWORD_PTR)img_dos_header + in_export->AddressOfFunctions);
  func_find = (LPVOID)((DWORD_PTR)img_dos_header + func_addr[ord]);
  return func_find;
}

INFO

В коде отсутствуют проверки корректности обрабатываемых и поступающих в функции данных. Это сделано умышленно, чтобы не засорять код и не отвлекать читателя от сути статьи.

Функция получилась весьма короткая и понятная. Теперь перейдем к написанию основной функции. Помнишь, мы ее обозначили как LPVOID get_api? Она будет, по сути, оберткой над parse_export_table, но сделает ее универсальной.

Дело в том, что наша функция parse_export_table слишком «сырая» — она просматривает таблицы импортов передаваемых в нее библиотек, но не читает эти библиотеки в память (если их там нет). Для этого мы используем функцию LoadLibrary, точнее ее хешированный вариант. Заодно посмотрим на работоспособность parse_export_table. 🙂

Функция экспортируется библиотекой Kernel32.dll. Чтобы начать с ней работать, мы должны найти эту библиотеку в адресном пространстве нашего процесса через PEB. Я буду писать сразу универсальный код, который подойдет для обеих архитектур.

LPVOID get_api(DWORD api_hash, LPCSTR module) {
  HMODULE krnl32, hDll;
  LPVOID  api_func;

  #ifdef _WIN64
    int ModuleList = 0x18;
    int ModuleListFlink = 0x18;
    int KernelBaseAddr = 0x10;
    INT_PTR peb = __readgsqword(0x60);
  #else
    int ModuleList = 0x0C;
    int ModuleListFlink = 0x10;
    int KernelBaseAddr = 0x10;
    INT_PTR peb = __readfsdword(0x30);
  #endif

  // Теперь получим адрес kernel32.dll

  INT_PTR mod_list    = *(INT_PTR*)(peb + ModuleList);
  INT_PTR list_flink  = *(INT_PTR*)(mod_list + ModuleListFlink);
  LDR_MODULE *ldr_mod = (LDR_MODULE*)list_flink;

  for (; list_flink != (INT_PTR)ldr_mod ;) {
    ldr_mod = (LDR_MODULE*)ldr_mod->e[0].Flink;
    if (!lstrcmpiW(ldr_mod->dllname.Buffer, L"kernel32.dll"))
      break;
  }

  krnl32 = (HMODULE)ldr_mod->base;

Далее нам необходимо объявить прототип нашей функции LoadLibraryA. Это нужно сделать в начале файла. Вот прототип:

HMODULE (WINAPI *temp_LoadLibraryA)(__in LPCSTR file_name) = NULL;
HMODULE hash_LoadLibraryA(__in LPCSTR file_name) {
  return temp_LoadLibraryA(file_name);
}

Кроме того, объявим прототипы наших функций из тестового приложения, которое мы писали в самом начале:

HANDLE (WINAPI *temp_CreateFileA)(__in LPCSTR file_name,
  __in DWORD access,
  __in DWORD share,
  __inopt LPSECURITY_ATTRIBUTES security,
  __in DWORD creation_disposition,
  __in DWORD flags,
  __inopt HANDLE template_file) = NULL;

HANDLE hash_CreateFileA(__in    LPCSTR      file_name,
  __in    DWORD     access,
  __in    DWORD     share_mode,
  __inopt           LPSECURITY_ATTRIBUTES security,
  __in    DWORD     creation_disposition,
  __in    DWORD     flags,
  __inopt HANDLE    template_file) {
  temp_CreateFileA = (HANDLE (WINAPI *)(LPCSTR,
    DWORD,
    DWORD,
    LPSECURITY_ATTRIBUTES,
    DWORD,
    DWORD,
    HANDLE))get_api(hash_api_table[0], "Kernel32.dll");
  return temp_CreateFileA(file_name, access, share_mode, security, creation_disposition, flags, template_file);
}

VOID (WINAPI *temp_Sleep)(DWORD time) = NULL;
VOID hash_Sleep(__in DWORD time) {
  temp_Sleep = (VOID (WINAPI *)(DWORD))get_api(hash_api_table[1], "Kernel32.dll");
  return temp_Sleep(time);
}

Прототип для LoadLibraryA — упрощенный. Мы здесь не используем нашу таблицу хешей hash_api_table[], потому что хеш LoadLibraryA мы захардкодим дальше. Хеш будет у каждого свой, в зависимости от алгоритма хеширования.

  temp_LoadLibraryA = (HMODULE (WINAPI *)(LPCSTR))parse_export_table(krnl32, 0x731faae5);
  hDll = hash_LoadLibraryA(module);
  api_func = (LPVOID)parse_export_table(hDll, api_hash);
  return api_func;
}

Итак, все готово. Этот мотор для вызова функций по хешу можно вынести в отдельный файл и расширять, добавляя новые прототипы и хеши. Теперь, после всех манипуляций, изменим наш тестовый файл и откомпилируем его.

int main() {
  HANDLE hFile = hash_CreateFileA("C:\\test\\text.txt",
    GENERIC_READ,
    FILE_SHARE_READ,
    NULL,
    OPEN_EXISTING,
    FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
    NULL);
  hash_Sleep(5000);
  return 0;
}

Первое, что бросается в глаза, — наш файл работает! 🙂 Текстовый файл создается, программа засыпает на пять секунд и закрывается. Теперь давай посмотрим на таблицу импорта...

Обфусцированное приложение в программе PE-bear
Обфусцированное приложение в программе PE-bear

...и увидим там только функцию lstrcmpiW. Ты ведь помнишь, что мы ее использовали для сравнения строк? Больше никаких функций нет! Теперь заглянем в дизассемблер.

Обфусцированное приложение в программе IDA
Обфусцированное приложение в программе IDA

Здесь мы тоже не видим никаких вызовов. Если углубиться в исследование программы, мы, разумеется, обнаружим наши хеши, строки типа kernel32.dll и прочее. Но это просто учебный пример, демонстрирующий базу, которую можно развивать.

Хеши можно защитить различными математическими операциями, а строки зашифровать. Для закрепления знаний попробуй скрыть функцию lstrcmpiW по аналогии с другими WinAPI. Даю подсказку: эта функция экспортируется библиотекой Kernel32.dll. 🙂

5 комментариев

  1. Аватар

    hiddy

    17.12.2018 в 21:26

    А что на счет ручных системных вызовов? (syscall, sysenter).
    Хотелось бы побольше от Вас статей по защите/реверсу всего вот этого.
    И спасибо за качественный контент.

  2. Аватар

    le

    19.01.2019 в 21:08

    Ок, api_name вычислили, а name_len?

  3. Аватар

    b27etula

    28.02.2019 в 13:38

    «таблицы импортов передаваемых» — может таблицу экспорта?

  4. Аватар

    Enter your serial №:

    04.03.2019 в 10:42

    вспомнился очень старый лоадер испльзующий данную технику, только на плюсах и с использованием template`ов ( сводить к холивару с vs c++ не буду 😉 , да и не спора ради коментарий(мой выбор в данной ситуации совпадает с автором)). в статье, как и в вспомнившемся мне исходнике, напрягает одно — описывать прототипы функций. ну не удобно же.но это легко решается(с парой оговорок). готовый код скидывать не буду, озвучу идею.
    winapi`шки будем дефайнить так:

    #define Sleep(…) ExecFunc(DllId, 0x3d9972f5, NUMARGS(__VA_ARGS__) ,##__VA_ARGS__)/

    (для примера взата Sleep). вообщем dllid — это номер длл в заранее подготовленой таблице (для работы нам нужно не так и много, штук пять длл хватит на все случаи жизни, это мой подход, можно и просто имя длл писать) следом идет хэш имени winapi .и для всех апишек мы используем лишь дефайны, и единственную функцию :

    LPVOID ExecFunc(DWORD module, DWORD hash, LPVOID p1, …)
    {
    😉 тут как раз есть оговорка, я в своей реализации ограничил число параметров 20.(кто захочет реализовать, поймет думаю почему )
    но этож только концепт, и идея для размышлений 😉
    }

    с таким подходом очень удобно генерировать необходимые дефайны с хэшами скриптом(передавая параметром длл какую нужно распарсить), и подключать заголовком. при этом отпадает необходимость в описании прототипа на каждую нововведеную в код апишку.

  5. Аватар

    b27etula

    23.04.2019 в 14:22

    e_lfanew — это RAW адрес, а не никакой RVA, автор статьи не знает терминологию.

Оставить мнение