程序隐藏、加壳、内存加载运行的一种实验

satadrover 看雪学苑 2023-05-18

本文为看雪论坛优秀文章

看雪论坛作者ID：satadrover

源码地址：https://github.com/satadriver/PEShell

第一次在此版发帖，更多的是涉及内存加载执行。

该方案比较简单，只适用于测试和简单情景下的应用，测试中能够运行大多数体积和功能比较简单的32位程序，兼容性和稳定性有待测试和提高。

（一）原理

源码包含两个工程，加壳程序PeShell和脱壳程序PeUnshell。

加壳程序：PeShell工程。该工程根据命令行参数，将需要加壳的程序和文件先用zip压缩，后用xor加密，生成一段新的数据，接着在PEUnshell.exe程序中创建一个新的段区，名称默认为"ldata"，最后将这段数据写入在PEUnshell.exe文件的新的"ldata"段中。这块加密数据的内存影像（从低地址到高地址）为：
文件个数（int型），密钥（char型，16字节，用的当前时间的md5值），文件大小1（int)，文件名1（char型，64字节），文件大小2（int)，文件名2（char型，64字节），。。。，，文件大小n（int)，文件名n（char型，64字节）。

代码实现：

unsigned char* Crypto::makeDataBlock(int flag, const char filename[MAX_FILE_COUNT][256], int cnt, int& dstdatasize) {

int ret = 0;

int filesize = 0;
for (int i = 0; i < cnt; i++)
{
int fz = FileHelper::getfilesize(filename[i]);
filesize += fz;
printf("file name:%s size:%d\r\n", filename[i], fz);
}

int dstbufsize = filesize + 0x1000;

unsigned char* dstblock = new unsigned char[dstbufsize];

*(int*)dstblock = flag;

// if (cnt == 1 && strstr((char*)filename[0],".exe") )
// {
// *(int*)dstblock = ONLY_ONE_EXE;
// }
// else if (cnt == 1 && strstr((char*)filename[0], ".dll"))
// {
// *(int*)dstblock = ONLY_ONE_DLL;
// }
// else if (cnt > 1 )
// {
// int flagexe = 0;
// int flagdll = 0;
// for (int i = 0;i < cnt; i ++)
// {
// if (strstr((char*)filename[i], ".dll")) {
// flagdll = 1;
// }else if (strstr(filename[i],".exe"))
// {
// flagexe = 1;
// }
// }
//
// if (flagexe && flagdll)
// {
// *(int*)dstblock = ONE_EXE_AND_ONE_DLL;
// }
// else {
// *(int*)dstblock = SOME_OTHER_FILES;
// }
// }
// else {
// return 0;
// }

unsigned char* key = dstblock + 4;

getkey(key);

*(int*)(dstblock + 4 + CRYPT_KEY_SIZE) = cnt;

unsigned char* dstbuf = dstblock + 4 + CRYPT_KEY_SIZE + 4;

int dstbuflimit = dstbufsize - 4 - CRYPT_KEY_SIZE - 4;

for (int i = 0; i < cnt; i++)
{
lstrcpyA((char*)dstbuf, filename[i]);
PathStripPathA((char*)dstbuf);
dstbuf += FILENAME_LEN;
dstbuflimit -= FILENAME_LEN;

char* lpdata = 0;

ret = FileHelper::fileReader(filename[i], &lpdata, &filesize);
if (ret > 0)
{
unsigned long cmpresssize = dstbuflimit - 4;
ret = Compress::compressdata((unsigned char*)lpdata, filesize, dstbuf + 4, &cmpresssize);
delete[] lpdata;
if (ret != 0)
{
delete dstblock;
printf("compress file:%s error:%u\r\n", filename[i], GetLastError());
return 0;
}

*(int*)(dstbuf) = cmpresssize;
dstbuf += 4;
dstbuf += cmpresssize;
dstbuflimit -= 4;
dstbuflimit -= cmpresssize;
}
else {
delete dstblock;
printf("read file:%s error\r\n", filename[i]);
return 0;
}
}

dstdatasize = dstbuf - dstblock;

CryptData(dstblock + 4 + CRYPT_KEY_SIZE, dstdatasize - 4 - CRYPT_KEY_SIZE, key, CRYPT_KEY_SIZE);

//revertkey(key);

return dstblock;
}

加壳命令行的写法：

PeShell -be sogou.exe sbiedll.dll -c params.dat -o out.exe

PeShell -bd sogou.exe sbiedll.dll -c params.dat -o out.dll

PeShell -e sogou.exe -c params.dat -o out.exe

PeShell -d sogou.exe -c params.dat -o out.dll

参数的解释：
-be：b代表bind，绑定的意思；e代表executable，可执行的。
-bd：b代表bind，绑定的意思；d代表dll，即动态重定位文件。
-o: 输出文件，即加壳后的程序。
-c: 参数。

加壳程序比较复杂的代码是添加区段。pe文件的区段结构如下：

typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
BYTE Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];
union {
DWORD PhysicalAddress;
DWORD VirtualSize;
} Misc;
DWORD VirtualAddress;
DWORD SizeOfRawData;
DWORD PointerToRawData;
DWORD PointerToRelocations;
DWORD PointerToLinenumbers;
WORD NumberOfRelocations;
WORD NumberOfLinenumbers;
DWORD Characteristics;
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;

其中，VirtualSize是区段大小，VirtualAddress是对齐后的虚拟地址，SizeOfRawData是文件对齐后的大小，PointerToRawData是区段在文件中相对于文件头的偏移地址。这里采用的思路是，一般情况下，段表结构PIMAGE_SECTION_HEADER中有空余的项，找到后空项后，计算和重新修改该段表项即可。

其中：

VirtualAddress字段=上一个段表的值+上一个段表内存页面对齐后的大小，
PointerToRawData = 上一个段表的值+上一个段表扇区对齐后的大小，
SizeOfRawData是段文件对齐后大小，
VirtualSize是段实际大小，
Characteristics必须是代码或者数据段，否则不会被装入内存，
IMAGE_FILE_HEADER中NumberOfSections字段加1，
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32中SizeOfImage字段要加上该段对齐后的大小。

上述功能中使用的结构体如下：

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
WORD Machine;
WORD NumberOfSections;
DWORD TimeDateStamp;
DWORD PointerToSymbolTable;
DWORD NumberOfSymbols;
WORD SizeOfOptionalHeader;
WORD Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
WORD Magic;
BYTE MajorLinkerVersion;
BYTE MinorLinkerVersion;
DWORD SizeOfCode;
DWORD SizeOfInitializedData;
DWORD SizeOfUninitializedData;
DWORD AddressOfEntryPoint;
DWORD BaseOfCode;
DWORD BaseOfData;

DWORD ImageBase;
DWORD SectionAlignment;
DWORD FileAlignment;
WORD MajorOperatingSystemVersion;
WORD MinorOperatingSystemVersion;
WORD MajorImageVersion;
WORD MinorImageVersion;
WORD MajorSubsystemVersion;
WORD MinorSubsystemVersion;
DWORD Win32VersionValue;
DWORD SizeOfImage;
DWORD SizeOfHeaders;
DWORD CheckSum;
WORD Subsystem;
WORD DllCharacteristics;
DWORD SizeOfStackReserve;
DWORD SizeOfStackCommit;
DWORD SizeOfHeapReserve;
DWORD SizeOfHeapCommit;
DWORD LoaderFlags;
DWORD NumberOfRvaAndSizes;
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

至此，加壳程序工作基本完成。

解壳和内存加载执行：即PEUnshell工程。该工程支持编译为PEUnshell.exe和PEUnshell.dll，可以根据命令行参数，将程序隐藏在exe或者dll中，并且都可以正确的释放和加载运行。在程序运行时（PEUnshell.exe是在WinMain函数入口处，PEUnshell.dll是在DllEntry入口处）在自己的内存加载映像中查找"ldata"区段，然后按照加壳中定义的数据结构，将这段压缩加密内存数据解密解压后，写入当前目录，并将其中后缀名为exe的程序启动起来。启动方法是内存加载执行。内存加载执行主要分为三个部分，段加载，导入表填充，重定位。

其中，程序释放程序跟加壳程序压缩加密和内存布局是相反的。

内存加载执行代码如下：

int LoadPE::RunPE(char* pFileBuff, DWORD dwSize)
{
int ret = 0;

char szout[1024];

DWORD dwSizeOfImage = GetSizeOfImage(pFileBuff);

DWORD imagebase = GetImageBase(pFileBuff);
if (imagebase <= 0)
{
imagebase = DEFAULT_PE_BASE_ADDRESS;
}

#ifdef _MYDEBUG
wsprintfA(szout, "image base:%x,size:%x", imagebase, dwSizeOfImage);
MessageBoxA(0, szout, szout, MB_OK);
#endif

//使用MEM_RESERVE分配类型参数 Windows会以64 KB为边界计算该区域的起始地址跟PE文件加载边界一致
//使用MEM_COMMIT分配类型参数区域的起始和结束地址都被计算到4KB边界
//VirtualAlloc 当程序访问这部分内存时RAM内存才会被真正分配
char* chBaseAddress = (char*)lpVirtualAlloc(imagebase, dwSizeOfImage, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
if (NULL == chBaseAddress)
{
#ifdef _MYDEBUG
wsprintfA(szout, "VirtualAlloc address:%x error", imagebase);
MessageBoxA(0, szout, szout, MB_OK);
#endif
chBaseAddress = (char*)lpVirtualAlloc(0, dwSizeOfImage, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
if (NULL == chBaseAddress)
{
#ifdef _MYDEBUG
wsprintfA(szout, "VirtualAlloc address:%x error", imagebase);
MessageBoxA(0, szout, szout, MB_OK);
#endif
return NULL;
}
}

RtlZeroMemory(chBaseAddress, dwSizeOfImage);

ret = MapFile(pFileBuff, chBaseAddress);

//Reloc::recovery((DWORD)chBaseAddress);
ret = RelocationTable(chBaseAddress);

//ImportFunTable::recover((DWORD)chBaseAddress);
ret = ImportTable(chBaseAddress);

DWORD dwOldProtect = 0;
if (FALSE == lpVirtualProtect(chBaseAddress, dwSizeOfImage, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dwOldProtect))
{
lpVirtualFree(chBaseAddress, dwSizeOfImage, MEM_DECOMMIT);
lpVirtualFree(chBaseAddress, 0, MEM_RELEASE);
#ifdef _MYDEBUG
wsprintfA(szout, "VirtualProtect address:%x error", imagebase);
MessageBoxA(0, szout, szout, MB_OK);
#endif
return NULL;
}

ret = SetImageBase(chBaseAddress);

PIMAGE_DOS_HEADER dos = (PIMAGE_DOS_HEADER)chBaseAddress;
PIMAGE_NT_HEADERS nt = (PIMAGE_NT_HEADERS)(chBaseAddress + dos->e_lfanew);

#ifdef _MYDEBUG
wsprintfA(szout, "pe type:%x", nt->FileHeader.Characteristics);
MessageBoxA(0, szout, szout, MB_OK);
#endif

if (nt->OptionalHeader.Subsystem == IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_GUI)
{

}
else if (nt->OptionalHeader.Subsystem == IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CUI)
{
gType = 3;
ghPEModule = (HMODULE)chBaseAddress;
gPEImageSize = dwSizeOfImage;

ret = CallConsoleEntry(chBaseAddress);

lpVirtualFree(chBaseAddress, dwSizeOfImage, MEM_DECOMMIT);
lpVirtualFree(chBaseAddress, 0, MEM_RELEASE);
return ret;
}

if (nt->FileHeader.Characteristics & 0x2000)
{
gType = 2;
gPEImageSize = dwSizeOfImage;
ghPEModule = (HMODULE)chBaseAddress;

ret = recoverEAT(chBaseAddress);
ret = CallDllEntry(chBaseAddress);
return ret;
}
else {
gType = 1;
ghPEModule = (HMODULE)chBaseAddress;
gPEImageSize = dwSizeOfImage;

ret = CallExeEntry(chBaseAddress);

lpVirtualFree(chBaseAddress, dwSizeOfImage, MEM_DECOMMIT);
lpVirtualFree(chBaseAddress, 0, MEM_RELEASE);
return ret;
}

return TRUE;
}

pe文件中的OptionalHeader.ImageBase字段可以修改，故程序编译时指定的加载地址并不是必须的。

通过内存分配，MapFile函数映射区段，RelocationTable重定位，导入表ImportTable，VirtualProtect修改程序内存属性可读写可执行，SetImageBase设置OptionalHeader.ImageBase字段后，程序内存映射基本完毕。接下来，如果是exe程序，那么直接跳转地址：加载地址 + OptionalHeader.AddressOfEntryPoint，如果是dll程序，直接带参数DLL_PROCESS_ATTACH执行DllMainEntry函数，如果是console程序，则带参数执行main函数。