[网络安全自学篇] 七十九.Windows PE病毒原理、分类及感染方式详解

这是作者网络安全自学教程系列，主要是关于安全工具和实践操作的在线笔记，特分享出来与博友们学习，希望您喜欢，一起进步。前文分享了XSS跨站脚本攻击案例，主要内容包括XSS原理、不同类型的XSS、XSS靶场9道题目、如何防御XSS。这篇文章将介绍Windows PE病毒， 包括PE病毒原理、分类及感染方式详解，并通过案例进行介绍。基础性文章，希望对您有所帮助~

作者作为网络安全的小白，分享一些自学基础教程给大家，主要是关于安全工具和实践操作的在线笔记，希望您们喜欢。同时，更希望您能与我一起操作和进步，后续将深入学习网络安全和系统安全知识并分享相关实验。总之，希望该系列文章对博友有所帮助，写文不易，大神们不喜勿喷，谢谢！如果文章对您有帮助，将是我创作的最大动力，点赞、评论、私聊均可，一起加油喔~

PS：本文参考了《软件安全》视频、安全网站和参考文献中的文章（详见参考文献），并结合自己的经验和实践进行撰写，也推荐大家阅读参考文献。

作者的github资源：
软件安全：https://github.com/eastmountyxz/Software-Security-Course
其他工具：https://github.com/eastmountyxz/NetworkSecuritySelf-study
XSS案例：https://github.com/eastmountyxz/XSS-Experiment

声明：本人坚决反对利用教学方法进行犯罪的行为，一切犯罪行为必将受到严惩，绿色网络需要我们共同维护，更推荐大家了解它们背后的原理，更好地进行防护。

前文学习：
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前文欣赏：
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[渗透&攻防] 三.数据库之差异备份及Caidao利器
[渗透&攻防] 四.详解MySQL数据库攻防及Fiddler神器分析数据包

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一.PE病毒概念

什么是PE病毒？
PE病毒是以Windows PE程序为载体，能寄生于PE文件或Windows系统的病毒程序。

PE病毒数量非常之多，包括早起的CIH病毒，全球第一个可以破坏计算机硬件的病毒，它会破坏主办的BIOS，对其数据进行擦写修改。再比如熊猫烧香、机器狗等等，其危害非常之大。

什么叫感染？
说到病毒，不得不提感染。感染是指在尽量不影响目标程序（系统）正常功能的前提下，而使其具有病毒自身的功能。什么叫病毒自身的功能呢？一个病毒通常包括如下模块：

• 感染模块： 被感人程序同样具备感染能力
• 触发模块： 在特定条件下实施相应的病毒功能，比如日期、键盘输入等
• 破坏模块
• 其他模块

CIH病毒
CIH病毒是一种能够破坏计算机系统硬件的恶性病毒。这个病毒产自TW，原集嘉通讯公司工程师陈盈豪在其于TW大同工学院念书期间制作。最早随国际两大盗版集团贩卖的盗版光盘在欧美等地广泛传播，随后进一步通过网络传播到全世界各个角落。CIH的载体是一个名为“ICQ中文Chat模块”的工具，并以热门盗版光盘游戏如“古墓奇兵”或Windows95/98为媒介，经互联网各网站互相转载，使其迅速传播。目前传播的主要途径主要通过Internet和电子邮件，当然随着时间的推移，其传播主要仍将通过软盘或光盘途径。

CIH病毒曾入榜全球十大计算机病毒之首，该病毒引起了许多重要部门的严密关注，其原因不言而喻。如果指挥、通信、政务等系统受到了CIH病毒的威胁甚至破坏，其后果不堪设想。

如果我们要编写PE病毒，则需要掌握以下的关键：

• 病毒的重定位
• 获取API函数地址
• 文件搜索
• 内存映射文件
• 病毒如何感染其他文件
• 病毒如何返回到Host程序

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二.PE病毒的分类

以感染目标进行分类，包括：

(1) 文件感染
将代码寄生在PE文件，病毒本身只是PE文件的一部分，依赖于感染目标，通常也叫HOST文件，控制权获得也是以目标程序运行来获得的。分为：

• 传统感染型：以Win32汇编程序编写为主
• 捆绑释放型：编写难度较低，通过高级语言均可编写，将目标程序和病毒程序捆在一起，和捆绑器有相似之处

(2) 系统感染
将代码或程序寄生在Windows操作系统，该类病毒越来越多，它不感染具体文件，但是它会在操作系统中保存自己的实体。同时也可以通过系统启动的方法来获取控制权。传播途径包括：

• 即时通信软件，如QQ尾巴
• U盘、光盘
• 电子邮件
• 网络共享
• 其他途径

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三.传统文件感染型

1.感染思路

作者前面详细分析了PE文件格式，参考文章：

• [网络安全自学篇] 五十七.PE文件逆向之什么是数字签名及Signtool签名工具详解（一）
• [网络安全自学篇] 六十一.PE文件逆向之数字签名详细解析及Signcode、PEView、010Editor、Asn1View等工具用法（二）
• [网络安全自学篇] 六十二.PE文件逆向之PE文件解析、PE编辑工具使用和PE结构修改（三）

当我们了解PE文件格式之后，要了解PE文件感染型病毒就非常容易了。如下图所示，左边是一个正常的PE文件，右边是PE病毒感染该程序时的修改，可以看到病毒代码在最后面，通常它是一种新节的形式。我们知道PE文件是由多个节组成的，病毒代码为了融入目标程序会以节的形式，同时修改PE文件头。

对感染来说，它一方面需要使得对方具备自己的功能，另一方面也不破坏对方程序的功能。所以病毒代码执行完毕之后，它必须要将控制权交给原始程序，从而防止病毒被发现。

• 优点： 被感染后的程序主题依然是目标程序，不影响目标程序图标，隐蔽性稍好
• 缺点： 对病毒代码的编写要求较高，通常是汇编语言编写，难以成功感染自校验程序

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2.PE病毒典型案例

下面是演示代码，感染本目录下的test.ext文件，它没有破坏性，tset.exe被感染后，首先执行病毒代码，然后执行自身代码。如下图所示，存在四个文件。其中main.exe是PE病毒程序，它会感染当前目录下名为“test.exe”的文件。这里仅是测试PE病毒感染代码，没有破坏功能。

• calc.exe：计算器
• notepad.exe：记事本
• test.exe：测试PE文件
• main.exe：PE病毒程序

第一步，我们尝试打开test.exe文件。它是一个正常的PE文件，前面的文章也分析过，它包括两个弹窗，如下图所示。

第二步，使用OD打开test.exe如下图所示，发现起始地址为0x00401000，该exe程序大小为2.50KB。

第三步，运行main.exe程序，它是PE病毒。注意，它会弹出如下图所示对话框，这是为了方便演示，而真实的PE病毒不会提示你信息。程序是两位大佬所写，其中一位是Hume前辈，另一位 ^ _ ^

同时，如果360会查杀该病毒，添加信任即可。但当我们在真实恶意样本分析时，一定要在虚拟机等有保护环境下进行。

IDA分析mian.exe如下图所示：

第四步，此时test.exe文件大小已经增加为6.50KB，说明其已经被恶意感染。

双击test.exe显示如下图所示，它会先弹出一个感染测试对话框，然后才是接下来的正常程序对话框。

用OD动态分析，发现程序入口地址是0x004042DC。说明该程序先执行PE病毒，之后才执行正常的程序，而真实的PE病毒不会只简单的弹出提示窗口，而会隐蔽的进行一些破坏或收集信息。

第五步，将被感染的“test.exe”重命名为“test-ok.exe”，然后将记事本修改为“test.exe”，因为我们的代码只感染当前目录下“test”命名的文件。

接着运行“test-ok.exe”程序，发现打开记事本也会弹出如下图所示的对话框，接着才是记事本，说明该程序也被感染。

第六步，通过同样的方法感染计算器程序，如下图所示。

写到这里，该案例就演示完毕，这是一个传统典型的PE病毒感染示例。

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3.关键技术

(1) 重定位

重定位在前面讲PE文件格式化时介绍过，尤其DLL文件常见重定位。因为DLL文件会加载到不同的位置，如果再按照VA地址定位会出现差错，所以会出现重定位。对于病毒程序也是一样的，它有相应的代码去感染目标程序，而目标程序有很多，病毒程序写在目标程序什么位置呢？这就需要病毒代码去定位目标程序的位置，就要利用重定位技术。

• 关键点：病毒代码目标寄生位置不固定
• shellcode类似：通常需要注入远程系统，但这段代码在远程系统什么位置有时并不能确定，另外远程系统的环境有时也不能准确感知，故需要使用重定位和API函数自获取技术

① 为什么需要重定位呢？
下面是一段源代码（PE最小文件案例），通过mas32编译生成的目标程序。源代码非常简单，就是调用invoke，通过invoke调用MessageBox函数，包括四个参数；程序第二个语句是invoke调用退出。这里弹出对话框涉及两个字符串szCap和szMsgOK。

• invoke MessageBox, NULL, addr szMsgOK, addr szCap, 40h+1000h
• invoke ExitProcess, NULL

当该程序编译之后，反汇编结构显示如下图所示，比如Start位置，MessageBox函数包括四个参数，我们采用PUSH压入堆栈，再CALL调用该函数。

• push offset off_00401000
• push offset off_00401014

图中红色圆圈显示的是PE文件代码的二进制部分，它是一个VA的地址，即RVA+ImageBase。程序在编译后，某些VA地址（如变量Var 004010xxh）就已经以二进制代码的形式固定，这就是需要重定位的原因。

下图展示正常情况的ImageBase，值为400000H。比如HEX数据为“00104000”，由于高位在后面，所以对应的地址是“00 40 10 00”。

如果ImageBase为600000H，则代码不做重定位，PUSH压入堆栈的值为401000和401014。而此时的值什么也不是，通过数据窗口定位地址发现不存在。左下角可以看到，00601000位置才是存放的数据。所以，重定位需要将这里的40修改为60。

总之，如果病毒代码插入位置不固定，也会遇到类似的问题。病毒代码必须通过重定位解决类似的问题。

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② 下面看看病毒代码植入HOST文件后的位置差异。
左边是病毒在感染前的VAR位置，其地址为004010xx；当这段代码插入到另一个HOST文件后，如右图所示，变量的实际位置和预期位置出现了差异，而重定位的关键是知道这个差异是多少，后续遇到的各种变量或地址都可以通过这种差异方式校正。

• 重定位本质：修正实际地址与预期地址的差异

但是根据HOST特征逐一硬编码这种方式不太可取，其繁琐且未必准确，所以采用另一种方法，病毒代码运行过程中自我重定位。首先它计算刚才的差异值，接着调用call delta将下一条语句开始位置压入堆栈，此时堆栈顶端存放的是pop ebp语句，它在内存汇总真实的地址；再后面是sub减法操作，ebp减去offset delta；最后当我们需要重定位时，比如使用varl变量，重定位则为ebp+offset来消除差异，此时eax中存放varl在内存中的真实地址。

CALL语句功能：

• 将下一条语句开始位置压入堆栈
• JMP到目标地址执行

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(2) API函数自获取

前面介绍了PE文件的引入函数节，它是目标程序作者编写的，当调用外部DLL中的API函数时，通过引入函数节将这种关系定义出来，系统加载时就能加载对应的DLL文件并找到相应的API函数，再将地址写入到PE文件的引入函数表中，程序运行时就直接从引入函数表中取地址进行调用，这是正常的PE文件运行过程。

但对于病毒程序来说，它是一段代码，当它感染另外一个程序时，它是否能修改目标程序的引入函数节，而使得其可以服务病毒代码呢？从原理上来说，这是可以实现的，但非常复杂，因为要在引用函数节添加东西一定会导致其他结构的变化，需要做很多的修正工作，这也可能破坏原有功能。所以对于病毒来说，它需要自己去获取API函数地址，并且没有引入函数节的支撑，但它又必须要使用很多API函数来实现病毒功能。

• 关键点：需要使用的API函数，但无引入函数节支撑
• shellcode类似：通常需要注入远程系统，但这段代码在远程系统什么位置有时并不能确定，另外远程系统的环境有时也不能准确感知，故需要使用重定位和API函数自获取技术

① 如何获取API函数地址呢？

• DLL文件的引出函数节
• Kernel32.dll：核心API函数为 GetProcAddress和LoadLibraryA
• GetProcAddress函数：包括两个参数，模块基地址和想要获取API函数名称，它将动态获得DLL函数的入口地址
• LoadLibraryA函数：将制定的DLL动态链接库加载到内存中，返回值为DLL文件加载到内存中的基地址

② 当我们获得GetProcAddress和LoadLibraryA地址后，想获取任何一个API函数地址都可以。那么，怎么获取这两个函数的地址呢？

• 首先，获得kernel32.dll的模块加载基地址
  一种方法是采用硬编码（兼容性差），另一种方法通过Kernel模块中的相应结构和特征定位
• 其次，通过Kernel32.dll的引出目录表结构定位具体函数的函数地址

③ 接着，我们看看获取Kernel32模块基地址的典型方法。

• 定位Kernel32模块中任何一个地址，然后按照模块首地址特征（对齐于10000H，PE文件开始标识MZ）向低地址遍历定位PE文件头
• Kernel32模块内的地址从何处获得？
  – 程序入口代码执行时Stack顶端存储的地址
  – SEH链末端
  – PEB相关数据结构指向了各模块地址
  – Stack特定高端地址的数据
  注意：不同操作系统存在差别

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(3) 目标程序遍历搜索

通常以PE文件格式的文件（如EXE、SCR、DLL等）作为感染目标，其关键点为全盘查找或者部分盘符查找，遍历算法包括递归或非递归。在对目标进行搜索时，通常调用两个API函数：

• FindFirstFile
• FindNextFile

搜索目标进行感染算法如下：

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(4) 文件感染

感染的关键是病毒代码能够得到运行，常用方法包括：

• 选择合适的位置放入病毒代码（已有节、新增节）
• 将控制权交给病毒代码，如修改程序入口点AddressofEntryPoint，或者在原目标代码执行过程中运行病毒代码（EPO技术，EntryPoint Obscuring）

同时，病毒代码执行时，程序的正常功能不能被破坏，即控制权的交换。

• 感染时，记录原始“程序控制点位置”
• 病毒代码执行完毕之后，返回控制权
• 避免重复感染，感染标记

感染文件的基本步骤为：

• ①判断目标文件开始的两个字节是否为“MZ”
• ②判断PE文件标记“PE”
• ③判断感染标记，如果已被感染过则跳出继续执行HOST程序，否则继续
• ④获得Directory（数据目录）的个数（每个数据目录信息占8个字节）
• ⑤得到节表起始位置（Directory的偏移地址+数据目录占用的字节数=节表
  起始位置）
• ⑥得到目前最后节表的末尾偏移（紧接其后用于写入一个新的病毒节）节表起
  始位置+节的个数*(每个节表占用的字节数28H)=目前最后节表的末尾偏移
• ⑦开始写入节表和病毒节
• ⑧修正文件头信息

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四.捆绑释放型

捆绑释放型感染实现起来比较简单，目前很大一部分病毒程序都采用这种方法。捆绑释放型感染时将目标HOST程序作为数据存储在病毒体内，当执行病毒程序时，它先执行病毒程序，然后还原并执行HOST文件，从而保证被感染的程序本身能正常运行，不会引起一些异样。

• 熊猫烧香病毒
  左边是一个正常程序（QQ），感染之后会将病毒放在前面，正常程序放在后面，程序运行之后，病毒会拿到控制权。但是程序图标会显示前面的病毒程序，显示熊猫烧香，这也是一个明显的被感染特征。

• 优点： 编写简单、效率高，可感染自校验程序

• 缺点： 被感染后的程序主体是病毒程序，易被发现（程序叠加+释放执行），程序图标问题

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五.系统感染型

系统感染型本身不对PE文件做任何感染操作，但它感染的目标是操作系统，也是一种寄生类的方式，只是寄生目标有所不同。这类病毒通常为独立个体，不感染系统内的其他文件。

两个关键问题：

• 如何再次获得控制权——自启动
  由于该程序不感染PE文件，它没有HOST文件，所以如何再次获得控制权是一个关键性问题，也是目标很多病毒程序设计时不得不考虑的问题。此时和操作系统自启动相关，病毒必须依赖于该机制再次获得控制权。
• 如何传播
  可移动存储介质（U盘、移动硬盘刻录光盘等）
  网络共享
  电子邮件或其他应用

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1.控制权再次获取

下面简单讲解控制权再次获取的自启动方式。首先看看操作系统启动流程：

• BIOS --> 硬盘MBR --> 活动分区DBR --> 系统内部

整个启动流程也是控制权传递的过程，包括现在提出的可信计算，也是对控制权一步一步的校验，控制流程的数据完整性或行为的校验。对于操作系统本身，它的启动方式很多，系统内部包括：

• 注册表中的键值
• 系统中的特定位置
• 配置文件
• 特定路径的特定文件，如Explorer.exe（显示桌面）

下图展示了Autoruns软件看到Windows操作系统进行自启动的选项。如果病毒本身能很好地结合这套机制，它可以做的事情非常多，并且具有很好的隐蔽性。

其他启动方式：

• 利用系统自动播放机制Autorun.inf
  比如U盘病毒或光盘病毒就是利用U盘或光盘的自动播放功能。目前，也有一些U盘插入之后，不需要你去双击这个U盘，里面的程序就会自启动。

• 在其他可执行文件嵌入少量触发代码
  修改引入函数节启动DLL病毒文件（添加相应结构，初始化代码触发）
  在特定PE文件代码段插入触发代码等（只需定位可执行程序并运行）

• DLL劫持：替换已有DLL文件
  很多应用程序或操作系统执行时，都会去执行DLL文件，如果病毒将自身做成一个DLL文件，同时将系统DLL文件替换。可想而知，系统启动时，它是根据文件名启动的，此时病毒DLL文件就会拿到控制权，如果拿到控制权之后再进一步装载原始DLL文件，这样系统的本身机制也不会受到影响，隐蔽性更强。该方法非常常见，甚至有一些病毒程序将反病毒软件可依赖的DLL文件替换。

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2.病毒的传播方式

一切可对外交互的渠道都可传播，包括：

• 各类存储设备（软盘、光盘、U盘、移动硬盘、智能设备）
• 各类网络通信方式（QQ、MSN、Email、淘宝旺旺、微信、微博等）
• 各类网络连接方式（有线、wifi、蓝牙等）
• 各类网络应用（迅雷、BT等）

邮件蠕虫越来越常见，其中以邮件附件的形式进行传播较多。附件中可能包含病毒包括exe文件、rar文件、pdf文件、doc文件、xls文件、jpg文件、chm文件等。下图是一个包含病毒的邮件附件，显示为一个word文档，后缀名doc，图标显示也是word。但它的真实后缀是scr（屏保），它其实是利用了一种技术，在文件名里插入翻转字符，然后将翻转字符之后的其他字符进行了翻转，它的完整文件名应该是“5月TW行lmcod.scr”。这也是一种欺骗性很强的攻击手法。

再补充一个通过可移动存储设备传播的非感染式病毒，即Autorun.inf。右图显示了Autorun.inf文件，如果文件存在U盘根目录，当我们双击这个U盘时，它就会触发对应的病毒，如果选择U盘盘符右键打开或打开资源管理器，这是进入的也是病毒程序。当然下面的演示是计算器程序。

[AutoRun]
open=mspaint.exe
shell\open=打开(&O)
shell\open\Command=calc.exe
shell\open\Default=1
shell\explore=资源管理器(&X)
shell\explore\Command=calc.exe

还有一类是伪装的文件夹，如下图所示photo.exe文件，当Windows操作系统默认不显示“.exe”时，它就能伪装成文件夹，当我们双击之后就会运行病毒，同时可以打开某个文件夹进行隐蔽。

最后，补充“摆渡”知识点，这种攻击行为经常发生在一些具有特殊目的病毒程序身上。期望通过可移动的媒介来渗透一些平时不联网的电脑中，并从中获取数据，利用摆渡的方式植入病毒或木马到内网，比较典型的案例就是Stuxnet。

下图展示了Stuxnet震网事件的漏洞利用过程和启动方式，传统的Autorun方式很容易被禁止掉，而Stuxnet利用的是lnk漏洞（MS10-046），它会在目标U盘下放入lnk快捷方式及病毒程序（如DLL文件）。不管通过什么方式进入U盘，lnk文件会被解析从而触发漏洞，导致U盘中的病毒程序被执行。

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六.总结

写到这里，这篇文章就介绍完毕，通过这些PE病毒原理、分类及感染方式的讲解，有利于大家去做一些拓展和思考，也体现出当下的网络形式，存在很多安全隐患，安全防御是非常必要的。

• PE病毒概念
• PE病毒的分类
• 传统文件感染型
  感染思路
  PE病毒典型案例
  关键技术
• 捆绑释放型
• 系统感染型
  控制权再次获取
  病毒的传播方式

学安全一年，认识了很多安全大佬和朋友，希望大家一起进步。这篇文章中如果存在一些不足，还请海涵。作者作为网络安全初学者的慢慢成长路吧！希望未来能更透彻撰写相关文章。同时非常感谢参考文献中的安全大佬们的文章分享，感谢师傅、师兄师弟、师姐师妹们的教导，深知自己很菜，得努力前行。同时，今天是5月20日，没有给女神准备礼物挺愧疚的，但前两天炖的老鸭汤希望她喜欢，也会爱她一辈子的。

欢迎大家讨论，是否觉得这系列文章帮助到您！任何建议都可以评论告知读者，共勉。

(By:Eastmount 2020-05-20 晚上11点写于贵阳 http://blog.csdn.net/eastmount/ )