搜索

[10467] 2016-09-05_BlackHat议题解析：Windows程序的数字签名校验“漏洞”

文档创建者：s7ckTeam
浏览次数：10
最后更新：2025-01-18
2016-09-05_BlackHat议题解析：Windows程序的数字签名校验“漏洞” B l a c k H a t 议 题 解 析 ： W i n d o w s 程 序 的 数 字 签 名 校 验 “ 漏 洞 ” 维 一 零   F r e e B u f   2 0 1 6 - 0 9 - 0 5 *   本 文 原 创 作 者 ： 维 一 零 ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载 在 今 年 的 黑 帽 大 会 上 ， 国 外 的 一 个 安 全 研 究 员 展 示 了 如 何 通 过 W i n d o w s 的 数 字 签 名 b y p a s s 对 恶 意 程 序 代 码 的 检 测 。 下 载 大 会 的 该 演 讲 的 p p t 大 概 看 了 一 下 ， 报 告 分 为 两 部 分 ， 第 一 部 分 展 示 数 字 签 名 的 的 校 验 “ 漏 洞 ” ， 第 二 部 分 展 示 该 作 者 自 己 研 究 实 现 的 一 个 p e 程 序 加 载 器 ， 用 来 配 合 第 一 部 分 的 “ 漏 洞 “ b y p a s s 杀 毒 软 件 对 恶 意 程 序 的 检 测 。 本 文 重 点 在 于 第 一 部 分 的 这 个 数 字 签 名 校 验 ” 漏 洞 “ ， 通 过 回 顾 分 析 数 字 签 名 的 校 验 来 阐 述 这 个 ” 漏 洞 “ 的 原 理 。 数 字 签 名 与 数 字 证 书 数 字 签 名 与 数 字 证 书 讲 这 个 ” 漏 洞 “ 之 前 先 讲 一 下 数 字 签 名 的 原 理 ， 理 解 一 般 的 数 字 签 名 验 证 过 程 。 下 面 是 数 字 签 名 的 相 关 概 念 和 验 证 过 程 ： 数 字 签 名 ： 数 字 签 名 ： 对 一 段 数 据 摘 要 使 用 私 钥 进 行 加 密 ， 公 钥 进 行 解 密 校 验 数 字 证 书 ： 数 字 证 书 ： 对 数 字 签 名 的 解 密 公 钥 和 身 份 信 息 使 用 C A 的 私 钥 进 行 加 密 ， 系 统 信 任 的 C A 公 钥 进 行 解 密
如 上 图 所 示 ， 数 字 签 名 用 来 保 护 所 有 者 的 数 据 ， 所 以 从 这 些 数 据 出 发 ， 所 有 者 签 发 数 据 的 数 字 签 名 过 程 是 要 先 计 算 这 些 数 据 的 摘 要 （ 也 就 是 对 这 些 数 据 做 个 h a s h 运 算 ， 目 前 由 于 S H A - 1 开 始 不 安 全 ， 正 在 逐 渐 换 成 S H A - 2 算 法 ） 。 然 后 使 用 所 有 者 的 私 钥 进 行 加 密 （ 目 前 主 流 还 是 R S A ， 也 有 一 些 E C C 或 其 他 算 法 ） ， 加 密 后 的 数 据 带 上 所 有 者 的 信 息 按 照 一 定 的 标 准 格 式 组 织 好 其 实 就 是 所 谓 的 数 字 签 名 。 而 接 收 方 （ 使 用 者 ） 要 验 证 这 个 数 字 签 名 ， 一 般 通 过 数 字 证 书 ， 因 为 其 中 包 含 两 个 重 要 的 信 息 ， 一 个 就 是 用 于 解 密 数 字 签 名 的 公 钥 （ 通 过 这 个 公 钥 才 能 正 确 解 密 出 数 据 所 有 者 事 先 加 密 好 的 数 据 摘 要 值 ， 用 于 验 证 比 对 数 据 的 一 致 性 ） ， 另 一 个 就 是 指 明 了 这 个 公 钥 的 所 有 者 的 信 息 （ 当 然 要 和 数 字 签 名 所 有 者 的 信 息 一 致 ） 。 而 数 字 证 书 其 实 是 由 第 三 方 的 可 信 机 构 颁 发 给 数 字 签 名 所 有 者 的 一 份 数 据 文 件 ， 生 成 算 法 和 数 字 签 名 类 似 ， 只 不 过 它 是 把 所 有 者 的 公 钥 和 身 份 这 些 固 定 信 息 数 据 进 行 了 加 密 返 回 给 了 所 有 者 ， 此 时 所 有 者 的 身 份 正 常 是 得 到 了 可 信 机 构 的 认 证 了 。 最 后 一 个 环 节 ， 数 字 签 名 、 数 字 证 书 通 常 都 是 附 加 到 所 有 者 的 数 据 后 面 一 起 传 送 给 了 使 用 者 ， 但 是 如 何 解 密 数 字 证 书 来 进 行 验 证 呢 ？ 我 的 理 解 是 ， 这 个 要 依 托 于 系 统 ， 比 如 我 的 理 解 是 ， 这 个 要 依 托 于 系 统 ， 比 如 w i n d o w s ， 他 们 会 维 护 一 批 可 信 机 构 的 列 表 ， 在 验 证 证 书 的 时 候 ， 就 会 先 从 这 个 列 表 ， 他 们 会 维 护 一 批 可 信 机 构 的 列 表 ， 在 验 证 证 书 的 时 候 ， 就 会 先 从 这 个 列 表 里 校 验 和 获 取 证 书 签 发 机 构 的 身 份 和 公 钥 ， 并 返 回 到 用 户 系 统 进 行 存 储 和 使 用 。 里 校 验 和 获 取 证 书 签 发 机 构 的 身 份 和 公 钥 ， 并 返 回 到 用 户 系 统 进 行 存 储 和 使 用 。 正 是 通 过 这 样 一 整 套 的 相 对 完 善 的 机 制 ， 最 终 比 较 靠 谱 的 保 证 了 接 收 数 据 的 有 效 性 。 而 本 文 所 指 的 W i n d o w s 程 序 的 数 字 签 名 ， 其 实 就 是 指 所 有 者 要 保 护 的 数 据 是 一 些 W i n d o w s 下 的 可 执 行 程 序 这 样 一 种 情 况 。 可 被 利 用 的 可 被 利 用 的 “ 漏 洞 漏 洞 ” 从 上 面 的 签 名 校 验 流 程 看 ， 由 于 整 个 过 程 涉 及 环 节 比 较 多 ， 相 应 的 每 个 环 节 都 存 在 有 被 攻 破 的 可 能 性 ， 比 如 h a s h 碰 撞 、 根 证 书 伪 造 等 ， 但 是 本 文 不 涉 及 此 类 问 题 。 实 际 上 ， 数 字 签 名 仍 然 是 保 护 数 据 有 效 的 一 种 可 靠 的 途 径 ， 只 要 操 作 得 当 ， 算 法 强 度 足 够 ， 被 攻 破 的 可 能 性 还 是 比 较 低 。 而 本 文 所 说 的 “ 漏 洞 ” ， 也 不 是 上 面 整 个 验 证 过 程 的 漏 洞 ， 下 面 就 来 看 一 看 这 个 “ 漏 洞 ” 是 什 么 意 思 吧 。 找 一 个 带 有 数 字 签 名 的 程 序 来 实 验 ， 就 以 微 软 官 方 的 库 文 件 m s v c r 1 0 0 . d l l 为 例 。 右 键 点 击 文 件 属 性 ， 可 以 看 到 有 一 个 数 字 签 名 的 标 签 ， 依 次 点 击 可 以 查 看 到 下 面 的 签 名 有 效 状 态 ， 表 示 这 个 程 序 的 数 字 签 名 验 证 成 功 ， “ 程 序 数 据 没 有 被 篡 改 ” （ 这 里 加 引 号 说 明 理 解 需 要 谨 慎 ， 详 看 下 文 ） 。
然 后 修 改 这 个 文 件 ， 比 如 在 尾 部 随 便 添 加 几 个 字 节 的 数 据 ， 再 次 查 看 数 字 签 名 的 状 态 后 如 下 图 所 示 ， 说 明 系 统 检 测 到 文 件 被 篡 改 ， 数 字 签 名 验 证 为 无 效 。
这 就 给 我 们 造 成 一 种 感 觉 ， 数 字 签 名 真 的 可 以 保 证 数 据 不 被 篡 改 ， 只 要 数 据 受 到 篡 改 ， 就 会 被 系 统 的 验 证 机 制 检 测 到 并 提 示 签 名 无 效 。 然 而 ， 这 种 感 觉 其 实 并 不 靠 谱 ， 因 为 我 们 实 际 上 只 是 对 签 名 文 件 添 加 了 一 些 数 据 ， 并 没 有 修 改 到 程 序 的 原 始 数 据 区 域 的 部 分 ， 理 论 上 只 要 系 统 能 够 找 到 程 序 的 数 字 签 名 并 通 过 上 述 的 验 证 流 程 ， 那 么 数 字 签 名 就 仍 是 有 效 的 ， 受 保 护 数 据 没 有 遭 到 篡 改 。 那 么 ， 有 没 有 办 法 让 这 个 添 加 了 数 据 的 文 件 去 正 确 识 别 数 字 签 名 并 显 示 签 名 有 效 呢 ， 答 案 是 肯 定 的 ， 而 这 也 正 是 本 文 所 指 的 “ 漏 洞 ” 。 这 里 直 接 给 出 这 个 “ 漏 洞 ” 的 信 息 ： 对 于 一 个 W i n d o w s 的 可 执 行 程 序 ， 签 发 数 字 签 名 的 时 候 需 要 计 算 的 数 据 摘 要 并 不 会 是 程 序 文 件 的 全 部 数 据 ， 而 是 要 排 除 一 些 特 定 区 域 的 数 据 。 而 这 些 区 域 当 然 和 P E 文 件 结 构 有 关 ， 具 体 地 ， 不 管 是 签 发 时 还 是 校 验 时 计 算 的 h a s h 都 会 排 除 一 个 c h e c k s u m 字 段 、 一 个 S e c u r i t y 数 据 目 录 字 段 以 及 数 字 签 名 证 书 部 分 的 数 据 。 至 于 原 因 ， 当 然 是 为 了 合 理 地 组 织 p e 程 序 的 数 字 签 名 ， 符 合 p e 文 件 格 式 的 标 准 了 。 下 面 是 三 个 字 段 的 相 关 信 息 ： 由 于 计 算 h a s h 时 排 除 以 上 3 个 相 关 的 数 据 ， 故 这 三 个 字 段 本 身 就 是 W i n d o w s 系 统 留 给 用 户 可 以 操 作 修 改 的 区 域 。 而 实 际 上 ， 要 让 上 述 在 尾 部 添 加 数 据 的 文 件 显 示 数 字 签 名 有 效 ， 即 W i n d o w s 系 统 对 数 字 签 名 可 正 确 识 别 ， 只 需 要 更 新 S e c u r i t y . S i z e 这 个 字 段 一 致 ， 且 满 足 添 加 的 数 据 长 度 为 8 的 整 数 倍 即 可 ： s t r u c t   I M A G E _ N T _ H E A D E R S               …               s t r u c t   I M A G E _ O P T I O N A L _ H E A D E R 3 2                     …                       D W O R D   C h e c k S u m   / / p e 映 像 校 验 和 ， d l l 常 用                       … s t r u c t   D A T A _ D I R   S e c u r i t y               D W O R D   V i r t u a l A d d r e s s   / / 指 向 数 字 签 名 证 书 数 据 结 构 _ W I N _ C E R T I F I C A T E               D W O R D   S i z e   / / _ W I N _ C E R T I F I C A T E 结 构 大 小 s t r u c t   _ W I N _ C E R T I F I C A T E               D W O R D   d w L e n g t h   / / 本 结 构 数 据 的 大 小 ， 一 般 和 S e c u r i t y . S i z e 相 等               W O R D   w R e v i s i o n               W O R D   w C e r t i f i c a t e T y p e                 B Y T E   b C e r t i f i c a t e [ A N Y S I Z E _ A R R A Y ]         / / 数 字 签 名 证 书 数 据
由 此 可 见 ， 数 字 签 名 状 态 正 常 ， 并 不 意 味 着 带 签 名 的 程 序 就 是 完 整 未 被 篡 改 过 的 ， 通 过 修 改 程 序 的 字 段 数 据 可 以 实 现 在 带 签 名 的 程 序 后 面 添 加 任 意 的 数 据 且 签 名 状 态 验 证 正 常 。 上 面 的 三 个 字 段 如 果 同 时 修 改 ， 即 c h e c k s u m 、 S e c u r i t y . S i z e 和 d w L e n g t h 都 正 常 ， 除 非 很 严 格 的 去 对 数 字 签 名 的 数 据 部 分 进 行 检 查 ， 否 则 比 较 难 以 检 测 出 带 签 名 的 程 序 文 件 是 否 被 恶 意 篡 改 添 加 了 非 法 数 据 。 而 这 一 点 ， 就 构 成 所 谓 的 “ 漏 洞 ” ， 能 够 成 为 很 多 恶 意 程 序 的 良 好 的 藏 身 之 处 ， 借 此 b y p a s s 很 多 防 火 墙 、 反 病 毒 等 软 件 的 检 测 。 比 如 黑 客 可 以 将 恶 意 代 码 嵌 入 带 有 正 常 签 名 的 程 序 后 面 来 绕 过 一 些 防 护 系 统 的 检 测 ， 从 而 为 后 续 的 一 些 攻 击 行 动 起 到 一 个 很 好 的 掩 护 作 用 。 另 一 种 W i n d o w s 程 序 的 签 名 “ 漏 洞 ” 经 过 以 上 的 分 析 ， 所 谓 的 签 名 “ 漏 洞 ” ， 其 实 是 数 字 签 名 文 件 组 织 上 的 概 念 误 区 ， 导 致 将 签 名 的 正 常 状 态 和 签 名 文 件 的 完 整 性 混 淆 在 一 起 。 这 里 介 绍 一 种 更 为 方 便 的 W i n d o w s 程 序 ， 能 够 以 更 简 单 的 方 式 实 现 以 上 同 样 的 效 果 。 打 开 W i n d o w s 系 统 文 件 夹 “ C : / W i n d o w s / I n s t a l l e r ” ， 在 这 个 目 录 下 可 以 找 到 一 些 具 有 微 软 数 字 签 名 的 m s i / m s p 格 式 的 文 件 。 我 们 知 道 m s i 是 微 软 格 式 的 安 装 包 ， 点 击 运 行 后 系 统 会 自 动 调 用 M s i e x e c . e x e 来 启 动 程 序 ， 而 这 种 程 序 相 比 于 P E 程 序 这 个 文 件 格 式 来 说 ， 对 数 字 签 名 的 识 别 好 像 更 为 简 单 ， 也 没 有 P E 程 序 结 构 的 特 殊 限 制 。 于 是 ， 随 便 往 带 有 签 名 的 m s i 文 件 尾 部 添 加 一 些 数 据 ， 而 无 需 再 修 改 文 件 的 其 他 数 据 ， m s i 的 数 字 签 名 状 态 仍 然 校 验 正 常 。 比 如 我 系 统 找 到 的 下 面 一 个 文 件 ： 可 以 看 到 ， 对 于 m s i 签 名 文 件 ， 随 意 添 加 数 据 签 名 状 态 不 变 ， 说 明 即 使 被 添 加 了 非 法 数 据 ， 系 统 也 能 顺 利 找 到 m s i 程 序 的 数 字 签 名 进 行 校 验 ， 而 由 于 m s i 程 序 的 原 始 保 护 部 分 没 有 受 到 篡 改 ， 所 以 数 字 签 名 状 态 验 证 正 常 。 总 结 通 过 本 文 的 分 析 ， 实 际 上 这 个 程 序 签 名 的 “ 漏 洞 ” 并 算 不 上 通 常 意 义 上 的 漏 洞 ， 但 是 却 因 为 本 身 比 较 容 易 被 概 念 混 淆 ， 使 用 可 能 没 有 充 分 得 当 ， 导 致 可 能 存 在 一 些 比 较 严 重 的 可 利 用 环 节 。 所 以 本 文 的 结 论 就 是 ： 程 序 的 数 字 签 名 只 能 用 于 验 证 程 序 的 代 码 和 数 据 是 否 被 篡 改 ， 而 无 法 用 于 验 证 程 序 文 件 本 身 是 否 被 篡 改 。 *   本 文 原 创 作 者 ： 维 一 零 ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载
阅 读 原 文
回复

举报

高级模式
B Color Image Link Quote Code Smilies
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

使用Markdown编辑器编辑 使用富文本编辑器编辑

Archiver| 手机版| 小黑屋|
Powered by Discuz! X3.4 Copyright © 2001-2020, Tencent Cloud. 商业源码建议获取授权，如侵犯您的权益，请联系客服处理