Linux軟件加殼保護技術(shù)的改進

加殼是對軟件內(nèi)核一種很有效的保護方式。目前Linux系統(tǒng)下的加殼方法，多是直接繼承Windows 程序的加殼理論和方法，在傳統(tǒng)加殼工具上進行了有限的擴展， 單純在LINUX 系統(tǒng)下實現(xiàn)的加殼工具還是很少的。如何在Linux 系統(tǒng)下盡量減少內(nèi)核信息的暴露，增加有難度的反逆向手段來提升破解難度，對加殼保護程序進行很好的隱藏，都是目前主要攻克的難題。

根據(jù)加載外殼程序方式的不同將現(xiàn)有軟件加殼技術(shù)分為：嵌入式、附加式和包含式。嵌入式中最經(jīng)典的是Upx，支持多種文件類型加殼，且壓縮算法先進。但該方法缺少反動態(tài)跟蹤功能，破解者可用動態(tài)跟蹤調(diào)試方法對Upx 進行破解[1]。文獻[2]中描述了附加式加殼(SELF 加殼)：在原elf 文件格式中添加處理安全操作的代碼段，但不內(nèi)置解壓縮，容易暴漏殼的位置。包含式結(jié)合了壓縮和保護兩種類型的殼，但殼加載的過程中會改變?nèi)肟诘刂?。結(jié)合上述三種加殼方法的優(yōu)缺點，文章提出了在Linux 系統(tǒng)下一種改進的加殼保護方法—加殼并重構(gòu)可執(zhí)行文件———SRELF[3]。改進后的算法將殼程序和目標可執(zhí)行文件中代碼段，數(shù)據(jù)段等關(guān)鍵部分相結(jié)合，引入多態(tài)變形技術(shù)，使程序呈現(xiàn)出多態(tài)性，提高了殼程序的反破解能力，同時還很好的隱藏了加殼的信息。通過實驗證明，改進后的方法解決了加殼中入口地址易被改變的問題，使得加殼的程序以多態(tài)的形式出現(xiàn)，很大程度上提高了反破解的難度。

1 加殼原理

加殼實質(zhì)上就是把一段特殊程序附加到應(yīng)用程序中，并把程序的執(zhí)行入口指向附加的特殊殼程序。殼的加載過程如圖1 所示，首先殼程序需要獲得應(yīng)用程序編程接口———即API 地址。在加殼程序的代碼中用顯示鏈接方式動態(tài)的加載所需的API 地址。通過殼程序后，對各個區(qū)塊的數(shù)據(jù)按照定義進行解密;若加殼時用到了壓縮技術(shù)，那么在解密之前先要進行解壓縮，然后將解壓文件映像到指定內(nèi)存地址中。修改原程序文件的輸入表后填充HOOK—API 表中的代碼地址，間接的獲得程序的控制權(quán)，進行校驗和測試完后跳轉(zhuǎn)到原入口點(OEP)[3]。

現(xiàn)有的軟件加殼技術(shù)方法大多都改變了原有文件結(jié)構(gòu)，在重定位的過程中改變程序的入口地址，加載的過程中把部分程序映射到地址空間中，若破解者知道如何在一個加殼程序中尋址，那么當文件被加載進內(nèi)存時就可以找到加殼程序的信息。文章針對上述問題，提出了一種改進的加殼方法SRELF。

2 SRELF 加殼方法

2.1 SRELF 方法原理

SRELF———加殼并重構(gòu)可執(zhí)行文件，最大特點是重構(gòu)變形使得重構(gòu)的程序呈現(xiàn)多態(tài)性。首先將目標elf 文件中的核心部分提取出來，然后與準備好的解密或解壓縮程序，反靜態(tài)分析和反動態(tài)跟蹤程序結(jié)合在一起，讓加殼程序呈現(xiàn)出多態(tài)變形性，最后遍歷整合程序，按照elf 文件標準格式重新構(gòu)造一個全新的elf 可執(zhí)行文件。

2.2 SRELF 方法實現(xiàn)

如圖2 所示：SRELF 加殼方法實現(xiàn)的基本程序框圖。首先了解應(yīng)用程序二進制接口文件(即擴展名為elf 文件)結(jié)構(gòu)。圖3 所示為標準elf 文件的結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看到：一個ELF 頭在文件的開始，保存了路線圖描述了文件組織情況。隨后是一些段(segments)或者一些區(qū)段(sections)。段中包含文件運行所需的信息，而保存著object 文件的信息，用于鏈接和重定位。

第一步：提取目標文件中的核心部分

提取核心部分的可執(zhí)行指令、動態(tài)鏈接表、段或節(jié)等信息。由于匯編程序中存在間接跳轉(zhuǎn)使得反匯編生成控制流圖中斷，影響了提取核心代碼的準確性，這里引入了一種間接跳轉(zhuǎn)程序方式[4]。

1)從殼運行到原始程序的OEP 進行單步向下跟蹤，遇到拋出異常后，修改溢出標志;

2)分析操作數(shù)的類型。若是直接尋址類型，進入4);否則進入3);

3)找到定義的語句或函數(shù)入口，設(shè)置CREAT_SUSPENDED計數(shù)器，若計數(shù)器加一，則將宿主進程作為一個掛起的子進程打開，調(diào)用GetThreadContext()獲取子進程初始化線程的上下文;

4)判斷后的程序進行輸入鎖定，在語句序列上模擬執(zhí)定義位置與目標間接跳轉(zhuǎn)運算，對獲取寄存器內(nèi)容進行復(fù)制。使用間接跳轉(zhuǎn)語句獲取elf 頭文件中的信息后， 定位到GetElfCore 的頭表，然后定位到所需代碼段的核心位置，將其中的數(shù)據(jù)復(fù)制出來。

第二步：對提取的核心代碼加密并結(jié)合多態(tài)變形技術(shù)

采用進程注入加密技術(shù)，逆向阻止脫殼軟件附加在受保護的進程上。先讓CONTEXT.EBX 獲取子進程的PEB 地址，讀出PEB 子進程的映像地址后，將基礎(chǔ)地址參數(shù)指向檢索到的映像基址，最終完成對各種外部中斷的監(jiān)視工作。對加密后的核心代碼進多態(tài)變形技術(shù)改進，讓其改變自身代碼，從而使搜索字符串的識別技術(shù)失去效果。文章采用的代碼變換加密壓縮來隱藏自身，為了防止搜索字符串的方法檢測到，解密代碼引動代碼模塊，程序?qū)⑵洳迦肫浔旧恚{(diào)用代碼模塊中包含的函數(shù)，移動例程周圍的指令，隨機增加無用的指令，使用不同的寄存器和操作碼，使得解密例程對應(yīng)的二進制代碼在不同的感染體內(nèi)完全不一樣[5]。多態(tài)變形引擎過程如圖4 所示。

第三步：將目標文件的核心部分和加殼部分整合

整合目標文件的核心部分和加殼部分需要進行精確的計算，設(shè)置正確的elf 文件頭、程序頭表、節(jié)頭表等的數(shù)據(jù)。這樣新生成的elf 文件才能正常運行。在整合elf 等數(shù)據(jù)時采用遍歷整合的方法，對前面提取的的核心代碼塊逐一進行分析。采用循環(huán)回繞整合加殼后的核心代碼。

1)先設(shè)立一個狀態(tài)表，記錄每個變量的狀態(tài)類型。記錄物理文件的大小和載入內(nèi)存所占內(nèi)存的大小。首先執(zhí)行函數(shù)的初始狀態(tài)，將除去入口函數(shù)的所有函數(shù)都設(shè)置為untainted。若一個變量在多個正向前序代碼段的狀態(tài)表中出現(xiàn)，則重新計算其大小，并更新狀態(tài)表。