深入分析恶意软件Formbook:混淆和进程注入(下)

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传送门:深入分析恶意软件Formbook:混淆和进程注入(上)

Formbook是用C语言和x86汇编语言编写的窗体捕获和窃取的恶意软件。这是一个已经准备售卖的恶意软件,可以被任何不具备恶意软件开发技能的犯罪分子所使用。在通过邮件分发Formbook样本的期间,我们捕获到一个Word文档样本,并作为本文的分析样本。我们使用了基于云的沙盒引擎Breach Fighter( https://www.stormshield.com/products/breach-fighter/ )对该样本进行了捕获,并且使用该引擎对样本文件进行了分析。在上篇文章中,我们重点分析了该恶意软件的动态函数加载过程,以及其具有的反调试、反分析技巧。在下篇中,我们对该恶意软件如何进行进程注入展开详细的分析。

 

三、进程注入

在本章中,我们将重点关注Formbook是如何执行其进程注入过程,以便在属于Microsoft的进程中进行迁移。为了简化这一问题,我们假定Formbook是在32位版本的Windows上运行。如前文所说,Formbook可以从运行在WOW64模式下的32位进程迁移到本地64位进程,但这也意味着需要修改.text段中的很多地方。我们此前分析的窗体捕获恶意软件( https://thisissecurity.stormshield.com/2017/09/28/analyzing-form-grabber-malware-targeting-browsers/ )使用了一个常用的方法,该软件使用WriteProcessMemory()和CreateRemoteThread()来注入目标进程。而在这里,Formbook使用了另一种不太常见的方法,可以归纳为3个阶段:
1、Explorer主线程劫持和APC注入;
2、Explorer劫持的线程或注入的APC创建一个挂起的进程;
3、在新创建的挂起态进程中实现迁移(借助进程镂空Process Hollowing技术)。
这种方法的主要优点在于,在Explorer的进程中没有创建新的线程,并且新创建的挂起态进程的父进程是Explorer。

3.1 劫持Explorer主线程

3.1.1 调整进程权限

Formbook会对Explorer的进程执行一些操作,例如映射进程地址空间内的代码段,或挂起/恢复其主线程。由于Explorer进程使用与当前登录用户相同的用户账户运行,所以Formbook不需要额外的权限就能够执行类似调试的操作。事实上,如果对非系统进程进行调试,是没有必要授予或启用SeDebugPrivilege的。然而,恶意软件作者好像没有意识到这一点,为了启用SeDebugPrivilege,Formbook更新了其权限。为此,它使用NtOpenProcessToken()获取自己进程的句柄,然后使用ConvertSidToSidW()和NtAdjustTokenPrivileges()函数。恶意软件不会检查其权限是否已经成功更新,无论如何都会继续执行。

3.1.2 在Formbook的地址空间内映射修补后的Image Base

Formbook按照以下步骤,将其运行进程的副本映射到其自身的地址空间中:
1、使用NtCreateSection()创建一个新节,其大小为Formbook的SizeOfCode + SizeOfHeaders;
2、使用NtMapViewOfSection()在地址空间内映射此节;
3、将Formbook基地址的标题复制到新映射部分(SizeOfHeaders字节);
4、将Formbook基地址+ SizeOfHeaders中的代码复制到新映射部分(SizeOfCode字节)。
作为一种反取证技术,新映射部分的头部会被随机32位整数的SHA-1值覆盖。因此,Formbook的PE头部不会在镂空过程的地址空间中出现,也不会在这些进程中映射。然而,在一个我们称之为get_base_address_from_text()的函数中出现了一些问题,该函数尝试在内存中找到字符串“This program cannot”以及MZ头部,以此来检索Formbook的基地址。
因此,我们可以通过修补来自get_base_address_from_text()函数的指令来保存随机值,以便通过在内存中搜索预期SHA-1值得方法来查找PE基地址。要将这些修补内容应用在get_base_address_from_text()函数上,我们就要使用“Egg Hunting”技术在整个映射部分上执行循环,从而找到字节序列“40 41 49 48 B8 88”:

在修补之前,我们可以从函数get_base_address_from_text()中找到如下指令:

.text:00417D91 40                    inc     eax
.text:00417D92 41                    inc     ecx
.text:00417D93 49                    dec     ecx
.text:00417D94 48                    dec     eax
.text:00417D95 B8 88 88 88 88        mov     eax, 888888888 ; patched immediate value
..
.text:00417DA1 89 45 FC              mov     [ebp+patched_imm], eax
..
;; if eax equals 0x88888888 (not patched) search for 'This program cannot'
;; otherwise use eax to computes its SHA-1 and search for this value
.text:00417DA9 81 7D FC 88 88+       cmp     [ebp+patched_imm], 88888888h;
..
.text:00417DB2 74 4B                 jz      short loc_417DFF

由于Hex-Rays反编译器无法猜测将要被修补的字节码,因此它会将cmp指令评估为True,因此不会预测错误分支:

3.1.3 找到explorer.exe的PID和主线程ID

在修补完成后,Formbook尝试使用与检查运行进程是否匹配黑名单相同的方法,来查找explorer的PID和主线程ID。该过程会使用SystemProcessInformation类的NtQuerySystemInformation()函数,遍历每个SYSTEM_PROCESS_INFORMATION条目,计算进程映像名称的哈希值,直到找到与“explorer.exe”相关的哈希值。

3.1.4 劫持explorer.exe的主线程和APC注入

在检索explorer.exe的PID之后,Formbook将会检索该进程的一个句柄,这一过程用到了NtOpenProcess()函数并会进行如下所需的访问:
PROCESS_VM_OPERATION
PROCESS_VM_READ
PROCESS_VM_WRITE
PROCESS_QUERY_INFORMATION
随后,它就可以在explorer.exe地址空间内映射修补后的代码部分。这个新映射部分将用于在Explorer的主线程中执行Formbook代码,以及在Formbook和explorer进程之间提供一个共享的缓冲区。
使用NtOpenThread()可以获得explorer主线程的句柄,在这里需要以下访问权限:
THREAD_SUSPEND_RESUME
THREAD_GET_CONTEXT
THREAD_SET_CONTEXT
至此,Formbook可以使用NtSuspendThread()挂起explorer.exe的主线程,并使用NtGetContextThread()在CONTEXT结构中检索它的指令指针。
然后,另一个补丁会应用在explorer执行的Formbook代码段之中。未修补的指令如下所示:

.text:00041C17 68 88 88 88 88        push    88888888h            ; patched with CONTEXT.Eip
.text:00041C1C 60                    pusha
.text:00041C1D E8 1E 03 00 00        call    formbook_main_explorer32_hijacked
.text:00041C22 61                    popa
.text:00041C23 C3                    retn    ; end of the shellcode execution, return to CONTEXT.Eip

该修补内容中包括用前面从CONTEXT结构中提取的Eip字段替换立即值(Immediate Value)0x88888888。这是用于保存explorer.exe指令的指针,以便在Formbook代码执行结束时对其进行恢复。正如我们所见,对formbook_main_explorer32_hijacked()的调用被pusha和popa指令所包围,这样一来当explorer的进程检索其寄存器值时,就不会发现其线程已经被劫持。
通过添加到explorer.exe并在其进程地址空间中搜索这段代码,我们可以发现修补内容如下:


在应用修补内容之后,会调用NtSetContextThread()以更新Explorer的主线程指令指针,目前该指针已经被我们控制,指向了Explorer中的Formbook代码。此时,线程仍处于挂起状态。然后,在调用formbook_main_explorer32_hijacked()之前,通过调用NtQueueApcThread()来注入APC,并将到用户APC例程的入口点指向pusha指令。这个过程是非常完美的,因为同一段代码被两个上下文调用,一个来自于劫持的线程,另一个来自注入的APC例程。
最后,执行对NtResumeThread()的调用。
在恢复被劫持的Explorer的主线程之前,内核首先会弹出并执行线程APC队列中的每一个APC。最后将执行被劫持的Explorer主线程,并对formbook_main_explorer32_hijacked()进行第二次调用。

3.2 创建挂起进程

在该过程中,由Explorer劫持的线程或注入的APC会创建一个挂起的进程。
与Formbook进程的地址空间不同,被劫持的Explorer线程不会映射ntdll的副本,也不具备任何反调试的技巧。关于检索ntdll.dll的完整路径,请参考上篇文章中所描述的方法(参见2.5.1 检索原始ntdll的完整路径),并将其用作“System32”或“SysWOW64”的源代码目录,从一份有39个条目的列表中随机选择并打开Windows可执行文件。
Windows可执行文件列表存储在加密缓冲区中,其RC4密钥是从后续16字节缓冲区(00 00 01 01 00 00 01 00 01 00 01 00 00 00 00 00)的SHA-1值中派生的:

正如FireEye所解释的那样,该缓冲区实际上与放入16字节数组后的反分析检查结果相同,该数组用于决定Formbook进程是否应该继续执行。
在解密一个加密缓冲区后,我们可以看到39个Windows可执行文件(偏移量为3到41)的列表,Formbook可以借助这些可执行文件对其自身进行迁移:

3 svchost.exe
4 msiexec.exe
..
40 wuapp.exe
41 cmd.exe

用于执行进程镂空的Windows可执行文件的完整列表可以在这里获得:https://github.com/ThisIsSecurity/malware/blob/master/formbook/decrypted_image_name.txt
被选中的可执行Image Base随后会调用由kernel32.dll导出的未记录函数CreateProcessInternalW()来创建挂起的进程。特别值得注意的是,这个函数在尝试动态加载之前,会使用简单的减法操作来修改相关解密哈希(0xad0121e0):

>> hex(Crc32Bzip2.calc(bytearray("CreateProcessInternalW".lower())))
0xad0121ab
>>> 0xad0121e0-0xad0121ab
53

下列与新创建进程相关的信息会复制到Explorer和Formbook进程共享的内存区域中:
1、该进程Image Base完整路径;
2、该进程映像基址;
3、该进程的PROCESS_INFORMATION结构;
4、该进程的STARTUPINFO结构。
这一共享内存区域和映射到Explorer的Formbook映像包含在同一节中。因此,在Formbook的进程地址空间中,他们具有和NtMapViewOfSection()相同的视图基地址,所以也就具有相同的页保护(PAGE_EXECUTE_READWRITE)。
现在,注入的APC和被劫持的线程都已经完成了它们的工作。请注意,如果APC在Explorer中正常执行,就会在共享缓冲区中设置一个标志,劫持的线程将会检测这一标志是否存在,以避免创建第二个挂起的进程。因此,如果APC总是成功执行,我们就可以认为劫持Explorer的主线程是没有必要的。

3.3 迁移到新的挂起进程

在调用NtResumeThread()之后,Formbook需要等待挂起进程被创建。因此,将使用NtDelayExecution()进行Sleep,然后尝试从共享内存区域读取由Explorer注入的APC或Explorer劫持的线程填充的信息。
如果新创建的进程的PID、主线程ID、Image Base完整路径和基地址全部被成功读取,并且读取的值非空,那么Formbook就能够继续执行进程镂空步骤。
借助NtOpenProcess()和NtOpenThread(),可以检索到目标进程和目标线程的句柄。基于检索到的Image Base完整路径,Formbook会从磁盘Image Base映射PE文件的原始副本。继而,它就能够解析PE头部,并提取挂起进程的入口点地址。
现在,Formbook会将其自身映射到这个进程中,例如之前在Explorer的地址空间中对其自身进行映射。然后,它会覆盖暂停进程入口点的第一条指令,以便对调用formbook_main_migrated()的函数执行调用。该修补程序是利用基于栈的操作构建的,如下所示:

8b ff          mov edi, edi
55             push ebp
8b ec          mov ebp, esp
e8 00 00 00 00 call 0x00000000 ; immediate value to be patched

随后,调用的操作数会根据Formbook调用formbook_main_migrated()的指令的相对偏移量进行修正。
下面让我们看一个实际的例子,我们随机选择的进程是wuauclt.exe:


通过WinDBG和CFF Explorer,我们可以发现:
进程wuauclt.exe的映像基址是0x00060000;
进程wuauclt.exe入口点的相对地址是0x5891;
Formbook已经在位于0x00160000的wuauclt.exe中被映射;
用于调用formbook_main_migrated()的Formbook指令位于0x17b73d;
Formbook的函数formbook_main_migrated()位于0x177eb0。
通过将来自wuauclt修补后入口点(0x60000+0x5891+10)的调用指令后面的地址添加到调用指令(0x00115ea2)的操作数中,我们可以看到调用的目标是Formbook用于调用formbook_main_migrated()的指令:

>>> hex((0x6589b+0x115ea2)&0xffffff)
'0x17b73d'

最后,在修补挂起进程的入口点之后,执行对NtResumeThread()的调用,并且Formbook开始在迁移进程中执行formbook_main_migrated()。原始的Formbook进程可以通过调用ExitProcess()来停止执行。

 

四、注入目标应用程序

一旦Formbook在新创建的Windows进程中成功迁移,它就可以针对包含敏感信息的应用程序进行窃取操作。在无限循环内(没有连接调试器的情况下),它会尝试查找进程名称的哈希值,与哈希数组进行匹配(从偏移量120到211)。根据解密后的哈希列表,我们发现该恶意软件可以捕获不同类型的应用程序,例如Web浏览器、邮件程序、即时消息应用程序、FTP客户端甚至是Skype语音通话软件:

120 0x9e01fc32 iexplore.exe
121 0x216500c2 firefox.exe
122 0x48e207c9 chrome.exe
123 0x2decf13e microsoftedgecp.exe
..
..
173 0x84f8d766 foxmail.exe
174 0xb6494f65 incmail.exe
175 0x13a75318 thunderbird.exe
..
178 0x6b8a0df3 yahoomessenger.exe
179 0x9c02f250 icq.exe
180 0xe52a2a2e pidgin.exe
..
196 0xea653007 filezilla.exe
..
211 0xcb591d7f skype.exe

目前,我们还没有深入分析该恶意软件的这一部分,但其所使用的代码注入技术与本文中讲解的内容类似。根据目标进程的不同,Formbook会将自身映射到目标进程之中,并选择使用线程劫持或APC注入的方式来执行不同类型的例程。

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