Введение

Термин RootKit исторически пришел из мира Unix, где под этим термином понимается набор утилит, которые хакер устанавливает на взломанном им компьютере после получения первоначального доступа. Это, как правило, хакерский инструментарий (снифферы, сканеры) и троянские программы, замещающие основные утилиты Unix. RootKit позволяет хакеру закрепиться во взломанной системе и скрыть следы своей деятельности.

В системе Windows под RootKit принято считать программу, которая внедряется в систему и перехватывает системные функции, или производит замену системных библиотек. Перехват и модификация низкоуровневых API функций в первую очередь позволяет такой программе достаточно качественно маскировать свое присутствие в системе, защищая ее от обнаружения пользователем и антивирусным ПО. Кроме того, многие RootKit могут маскировать присутствие в системе любых описанных в его конфигурации процессов, папок и файлов на диске, ключей в реестре. Многие RootKit устанавливают в систему свои драйверы и сервисы (они естественно также являются «невидимыми»).

В последнее время угроза RootKit становится все более актуальной, т.к. разработчики вирусов, троянских программ и шпионского программного обеспечения начинают встраивать RootKit-технологии в свои вредоносные программы. Одним из классических примеров может служить троянская программа Trojan-Spy.Win32.Qukart, которая маскирует свое присутствие в системе при помощи RootKit-технологии (данная программа интересна тем, что ее RootKit-механизм прекрасно работает в Windows 95\98\ME\2000\XP).

Для эффективной борьбы с RootKit необходимо понимание принципов и механизмов его работы. Условно все RootKit-технологии можно разделить на две категории – работающие в режиме пользователя (user-mode) и в режиме ядра (kernel-mode). Первая категория RootKit основана на перехвате функций библиотек пользовательского режима, вторая – на установке в систему драйвера, осуществляющего перехват функций уровня ядра. Далее при описании методов перехвата функций описание идет применительно к RootKit, однако нужно помнить, описанные методики универсальны и применяются множеством полезных программ и утилит.

Методы перехвата API функций в режиме пользователя (user mode)

Описания методик перехвата функций снабжены схемами их работы, при этом красная пунктирная стрелка показывает вмешательство RootKit в процесс работы программы, красные стрелки показывают отклонения в логике работы, вызванные вмешательством RootKit.

Перехват функций позволяет RootKit модифицировать результаты их работы – например, перехват функции поиска файла на диске позволяет исключить из результатов поиска маскируемые файлы, а перехват функций типа ntdll.ZwQuerySystemInformation позволяет замаскировать запущенные процессы и загруженные библиотеки.

Принцип вызова API функции

Перед рассмотрением принципов работы RootKit пользовательского режима необходимо кратко и упрощенно рассмотреть принцип вызова функций, размещенных в DLL.

Известно два базовых способа:

1.Раннее связывание (статически импортируемые функции).

Этот метод основан на том, компилятору известен перечень импортируемых программой функций. Опираясь на эту информацию, компилятор формирует так называемую таблицу импорта EXE файла. Таблица импорта – это особая структура (ее местоположение и размер описываются в заголовке EXE файла), которая содержит список используемых программой библиотек и список импортируемых из каждой библиотеки функций. Для каждой функции в таблице имеется поле для хранения адреса, но на стадии компиляции адрес не известен. В процессе загрузки EXE файла система анализирует его таблицу импорта, загружает все перечисленные в ней DLL и производит занесение в таблицу импорта реальных адресов функций этих DLL. У раннего связывания есть существенный плюс – на момент запуска программы все необходимые DLL оказываются загруженными, таблица импорта заполнена – и все это делается системой, без участия программы. Но отсутствие в процессе загрузки указанной в его таблице импорта DLL (или отсутствие в DLL требуемой функции) приведет к ошибке загрузки программы. Кроме того, очень часто нет необходимости загружать все используемые программой DLL в момент запуска программы. На рисунке показан процесс раннего связывания – в момент загрузки происходит заполнение адресов в таблице импорта (шаг 1), в момент вызова функции из таблицы импорта берется адрес функции (шаг 2) и происходит собственно вызов функции (шаг 3);

2.Позднее связывание.

Отличается от раннего связывания тем, что загрузка DLL производится динамически при помощи функции API LoadLibrary. Эта функция находится в kernel32.dll, поэтому если не прибегать к хакерским приемам, то kernel32.dll придется загружать статически. При помощи LoadLibrary программа может загрузить интересующую ее библиотеку в любой момент времени. Соответственно для получения адреса функции применяется функция kernel32.dll GetProcAddress. На рисунке шаг 4 соответствует загрузке библиотеки при помощи LoadLibrary и определению адресов при помощи GetProcAddress. Далее можно вызывать функции DLL (шаг 5), но естественно при этом таблица импорта не нужна. Чтобы не вызывать GetProcAddress перед каждым вызова функции из DLL программист может однократно определить адреса интересующих его функций и сохранить их в массиве или некоторых переменных.

Независимо от метода связывания системе необходимо знать, какие функции экспортирует DLL. Для этого у каждой DLL имеется таблица экспорта – таблица, в которой перечислены экспортируемые DLL функции, их номера (ординалы) и относительные адреса функций (RVA).

1. Модификация машинного кода прикладной программы.

В этом случае модифицируется машинный код, отвечающий в прикладной программе за вызов той или иной функции API. Это методика сложна в реализации, т.к. существует множество языков программирования, версий компиляторов и программист может реализовать вызов API функций различными методиками. Но теоретически подобное возможно при условии, что внедрение будет идти в заранее заданную программу известной версии. В этом случае можно проанализировать ее машинный код и разработать перехватчик.

2. Модификация таблицы импорта

Данная методика описана в книге Рихтера и является одной из классических. Идея метода проста – RootKit находит в памяти таблицу импорта программы и исправляет адреса интересующих его функций на адреса своих перехватчиков (естественно, он предварительно где-то у себя запоминает правильные адреса). В момент вызова API функции программа считывает ее адрес из таблицы импорта и передает по этому адресу управление. Методика универсальна, но у нее есть существенный недостаток (и его хорошо видно на схеме) - перехватываются только статически импортируемые функции. Но есть и плюс – методика очень проста в реализации и есть масса примеров, демонстрирующих ее реализацию. Поиск таблицы импорта в памяти не представляет особой сложности, поскольку для этого существуют специализированные API функции, позволяющие работать с образом программы в памяти. Исходный текст такого перехватчика на языке C занимает несколько листов печатного текста;

3. Перехват функций LoadLibrary и GetProcAddress

Перехват функций LoadLibrary и GetProcAddress может быть выполнен любым методом, в классической реализации применяется методика 2 – модификация таблицы импорта. Идея методики проста – если перехватить GetProcAddress, то при запросе адреса можно выдавать программе не реальные адреса интересующих ее функций, а адреса своих перехватчиков. Как и в методе 2 программа «не почувствует» разницы. При вызове GetProcAddress она получает адрес и выполняет вызов функции. У данного метода есть минус – он не позволяет перехватить статически импортируемые функции;

4. Метод, сочетающий методику 2 и 3

В данной методике модифицируется таблица импорта, причем в обязательном порядке перехватываются функции LoadLibrary и GetProcAddress библиотеки kernel32.dll. В этом случае при вызове статически импортируемых функций искаженные адреса берутся из таблицы импорта, при динамическом определении адреса вызывается перехваченная функция GetProcAddress, которая возвращает адреса функций-перехватчиков. В результате у программы не остается шансов узнать правильный адрес функции.

5. Модификация программного кода API функции.

Данные метод сложнее в реализации, чем подмена адреса. Методика состоит в том, что RootKit находит в памяти машинный код интересующих его функций API и модифицирует его. При таком методе перехвата функции уже нет надобности в модификации таблицы импорта запущенных программ и передаче программам искаженных адресов при вызове GetProcAddress. С точки зрения вызова функции все остается «как есть» за одним исключением – теперь уже по «правильному» адресу внутри «правильной» DLL находится машинный код RootKit.

Чаще всего вмешательство в машинный код перехватываемых функций минимально. В начале функции размещается не более 2-3 машинных команд, передающих управление основной функции-перехватчику. Для выполнения вызова модифицированных функций RootKit должен сохранить исходный машинный код для каждой модифицированной им функции (естественно, сохраняется не весь машинный код функции, а измененные при перехвате байты). Именно такая методика перехвата реализована в широко известном HackerDefender и библиотеке AFX Rootkit (www.rootkit.com).

6. Модификация библиотек DLL на диске

Данная методика состоит в том, что системная библиотека модифицируется на диске. Методы модификации аналогичны описанным выше, только изменения производятся не в памяти, а на диске. Подобная методика не получила широкого распространения.

Перехват функций в режиме ядра (kernel mode)

Для понимание типовой для методики перехвата функций в режиме ядра следует рассмотреть принципы взаимодействия библиотек пользовательского режима и ядра. Рассмотрим это взаимодействие на упрощенной схеме:

Основное взаимодействие с ядром производится через ntdll.dll, большинство функций которой являются переходниками, обращающимся к ядру через прерывание INT 2Eh (следует заметить, что прикладной программе ничто не мешает напрямую вызывать INT 2Eh). Дальнейшее обращение к функциям ядра основана на структуре, именуемой KeServiceDescriptorTable (или сокращенно SDT), расположенной в ntoskrnl.exe. SDT – это таблица, содержащая адреса точек входа сервисов ядра NT. Описание функций и методик перехвата можно найти в книге Свена Шрайбера «Недокументированные возможности Windows 2000», там же приведена схема взаимодействия, послужившая прототипом для приведенной здесь схемы. Упрощенно можно сказать, что для перехвата функций необходимо написать драйвер, который произведет модификацию таблицы SDT. Перед модификацией драйверу необходимо сохранить адреса перехватываемых функций и записать в таблицу SDT адреса своих обработчиков. Данный метод чем-то напоминает перехват прерываний в MSDOS или описанную выше методику 2.

Этот метод часто называют перехватом Native API и естественно он работает только в NT (и соответственно W2K, XP, W2003). Следует отметить, что перехват Native API осуществляют не только руткиты – существует масса полезных программ, перехватывающих функции при помощи правки SDT – в качестве примера могут служить популярная утилита RegMon от SysInternals или программа Process Guard.

Следует отметить, что описанный метод является наиболее простым, но далеко не единственным. Существует еще ряд способов, в частности создание драйвера-фильтра. Драйвер-фильтр может применяться как для решения задач мониторинга (классический пример – утилита FileMon от SysInternals), так и для активного вмешательства в работу системы. В частности, драйвер-фильтр может применяться для маскировки файлов и папок на диске. Принцип работы такого драйвера основан на манипуляциях с пакетами запроса ввода-вывода (IRP).

Методики обнаружения RootKit в системе

Рассмотрим базовые методики поиска RootKit:

1. Сравнение двух «снимков» системы (например, списка файлов на диске). Первый снимок делается на проверяемой системе, второй – после загрузки с CD или подключения исследуемого HDD к заведомо чистому компьютеру. Подобная методика гарантированно позволит обнаружить любой RootKit, который маскирует на диске свои файлы.
2. Сравнение данных, возвращаемых API функциями разного уровня и (или) получаемых низкоуровневыми методами (например, прямым чтением диска и анализом файлов реестра). Данная методика не требует перезагрузки исследуемого ПК и реализована в бесплатной утилите RootkitRevealer от SysInternals (http://www.sysinternals.com). Другим примером может случить утилита KLister (www.rootkit.com) для построения списка запущенных процессов, которая состоит из драйвера и консольной программы, использующей этот драйвер;
3. Анализ в памяти функций основных библиотек на предмет наличия изменений их машинного кода. Данный метод наиболее эффективен для борьбы с RootKit в пользовательском режиме. Подобная методика позволяет не только обнаружить перехват функций, но и восстановить нормальную работу поврежденных функций. Кроме того, сравнение «снимков» системы, полученных до и после восстановления функций API во многих случаях позволяет обнаружить маскирующиеся процессы, сервисы и драйверы. Данная методика не требует перезагрузки и один из вариантов реализован в моей утилите AVZ;
4. Анализ и восстановление ServiceDescriptorTable. Данная методика позволяет бороться с рядом перехватчиков, работающих в режиме ядра (собственно, с перехватчиками, основанными на правке SDT). Практическая реализация – утилита SDTRestore (http://www.security.org.sg/code/sdtrestore.html). Однако восстановление SDT окажет воздействие на работу всей системы и может привести к очень неприятным последствиям (в простейшем случае – полное зависание системы с выходом на BSoD, в худшем – непредсказуемое нарушение нормальной работы приложений, перехватывающих NativeAPI для реализации своих функций).

Заключение

Описанные выше базовые методики перехвата функций поясняют основные принципы работы RootKit. Однако следует помнить, что разработчики RootKit-технологий не стоят на месте, в результате постоянно появляются новые разработки, подходы и методы.

Практика показывает, что разработчики вредоносных программ (вирусов, троянских программ, шпионского ПО) все чаще начинают использовать RootKit-технологии, что существенно затрудняет обнаружение и удаление созданных ими вредоносных программ. Чаще всего применяются методики перехвата функций в режиме пользователя, но в последнее время появились весьма эффективные реализации с применением драйверов. В этом плане по моей статистике наиболее «знаменит» Backdoor.Win32.Haxdoor, который устанавливает в систему несколько драйверов, что позволяет ему достаточно эффективно маскироваться от обнаружения пользователем.

Клавиатурные шпионы образуют большую категорию вредоносных программ, представлющую большую угрозу для безопасности пользователя. Как и Rootkit, о которых шла речь в предыдущей статье, клавиатурные шпионы не являются вирусами, т.к. не обладают способностью к размножению.

Клавиатурные шпионы - это программа для скрытной записи информации о нажимаемых пользователем клавишах. У термина «клавиатурный шпион» есть ряд синонимов: Keyboard Logger, KeyLogger, кейлоггер; реже встречается термины "снупер", "snoop", "snooper" (от англ. snoop - буквально "человек, вечно сующий нос в чужие дела")

Как правило, современные клавиатурные шпионы не просто записывает коды вводимых клавиш - он "привязывает" клавиатурный ввод к текущему окну и элементу ввода. Кроме того, многие клавиатурные шпионы отслеживают список запущенных приложений, умеют делать "снимки" экрана по заданному расписанию или событию, шпионить за содержимым буфера обмена и решать ряд задач, нацеленных на скрытное слежение за пользователем. Записываемая информация сохраняется на диске и большинство современных клавиатурных шпионов могут формировать различные отчеты, могут передавать их по электронной почте или http/ftp протоколу. Кроме того, ряд современных клавиатурных шпионов пользуются RootKit технологиями для маскировки следов своего присутствия в системе.

Для системы клавиатурный шпион, как правило, безопасен. Однако он чрезвычайно опасен для пользователя – е его помощью можно перехватить пароли и прочую конфиденциальную информацию, вводимую пользователем. К сожелению, в последнее время известны сотни разнообразных келоггеров, причем многие из них не детектируются антивирусами.

Клавиатурный шпион не является вирусом, но, тем не менее, представляет большую угрозу для пользователей, поскольку позволяет злоумышленнику следить за работой пользователя и может применяться для похищения конфиденциальной информации, в том числе паролей пользователя. Опасность клавиатурного шпиона может существенно возрасти при его сочетании с RootKit-технологией, которая позволит замаскировать присутствие клавиатурного шпиона. Еще более опасной является троянская или backdoor программа, содержащая клавиатурный шпион – его наличие существенно расширяет функции троянской программы и ее опасность для пользователя.