Защита существующих ехе-файлов

4. Защита существующих ехе-файлов

Итак, «вакцинация» вновь разрабатываемых программ не представляет особой сложности. А как защитить уже существующую ЕХЕ-программу? Для этого существуют две возможности: либо использовать отдельную программу, которая хранит ключевую информацию и осуществляет проверку по требованию пользователя (такая программа обсуждается в следующем разделе), либо пристыковать к защищаемой программе небольшой код «вирусного фага»-тогда проверка будет осуществляться автоматически при каждом запуске программы. В этом разделе мы обсудим технику создания и внедрения в защищаемую. программу антивируса—фага, т.е. небольшой ассемблерной программы, которая использует тот же механизм перехвата управления, что и обычный вирус, но осуществляет нужную защиту программы.

Программа – фаг устанавливается специальной программой-установщиком и к моменту начала своей работы уже должна иметь в своем распоряжении эталонный заголовок файла. Получив управление, фаг проверяет заголовок соответствующего файла и, если обнаружены изменения, сообщает об этом пользователю и удаляет вирус. После окончания работы фаг передает управление защищаемой программе. Поскольку фаг пишется целиком на ассемблере, его работа протекает очень быстро без заметного замедления загрузки программы. Если Вы установите такой фаг на большую часть часто используемых программ, Ваш компьютер будет защищен очень надежно.

Чтобы правильно спроектировать фаг, нужно хорошо представлять себе механизм запуска ЕХЕ-программ. Стандартный загрузчик ДОС реализует следующую последовательность действий при запуске программы.

1) Создается префикс программного сегмента PSP. Обычно для этого используется функция ДОС $26.

2) В некоторую локальную область памяти считываются начальные 28 байт заголовка ЕХЕ-файла, соответствующие структуре данных HeadExeType.

3) Определяется размер загружаемой части файла по формуле

LengExe = (PageCnt-l)*512 + PartPag

4) Определяется файловое смещение загружаемой части:

SeekExe = HdrSize*16

5) Выбирается сегментный адрес StartSeg для размещения программы.

Обычно StartSeg = Segment {PSP) +16, т.е. программа размещается сразу за PSP, который имеет длину 256 байт (16 параграфов).

6) Считывается загружаемая часть программы в непрерывную область памяти длиной LengExe, начинающуюся по адресу StartSeg:0000.

7) Указатель файла устанавливается на начало таблицы перемещения TablOff,

8) Для каждого элемента перемещения (этих элементов ReloCnt):

• считывается элемент как два 16-битных слова IternOfs, ItemSeg;

• вычисляется ReloSeg === StartSeg+ltemOfs, т.е. сегментная часть смещения абсолютного адреса перемещаемой ссылки;

• извлекается слово по адресу ReloSeg:ltemOfs-сегментная часть перемещаемой ссылки;

• к этому слову прибавляется StartSeg (осуществляется так называемая привязка сегмента);

• результат помещается обратно по адресу ReloSeg:ltemOfs.

9) Выделяется память за концом программы в соответствии со значениями

MinMem и МахМет.

10) Инициируются регистры и запускается программа:

• регистры ES и DS получают значение сегмента, в котором располагается PSP',

• регистр АХ отражает корректность идентификаторов дисков в командной строке (при нормальном запуске содержит 0);

• SS = StartSeg+ReloSS;

• SP = ExeSP;

• CS == StartSeg^ReloCS;

• IP= Exelp;

• содержимое остальных регистров не имеет значения. Регистры сегмента кода CS и указателя инструкций IP обычно инициируются следующими тремя командами:

PUSH StartSeg+ReloCs

PUSH Exelp

RETF

(команда RETF дальнего возврата из подпрограммы извлекает из стека два слова-смещение и сегмент адреса перехода-и помещает их соответственно в IP и CS).

Таким образом, сразу после получения управления фаг должен сохранить значения регистров АХ и DS и поместить в DS значение собственного сегмента данных. На практике сегмент данных в коротких ассемблерных программах обычно совпадает с сегментом кода, т.е. программа и данные размещаются в одном сегменте. Сегмент стека SS можно не изменять, т.к. программа-установщик фага должна позаботиться о том, чтобы стек не разрушил код самого фага, и соответствующим образом настроить ReloSS и/или ExelP. Обычно в ЕХЕ-программе начальное значение ReloSS таково, что стек размещается сразу за концом программы, т.е. в том месте, куда программа-установщик помещает "код фага. Длина стека ExeSP как правило более чем достаточна для того, чтобы работа фага со стеком не привела к разрушению кода фага, поэтому в большинстве случаев установщик оставляет начальные значения ReloSS и ExeSP без изменения.

4.1. Описание программ SetFag.pas и Fag.asm

В этом параграфе описываются программы SetFag.pas и Fag.asm, с помощью которых реализуется описанный выше механизм защиты. Программа SetFag (прил.П8.1) осуществляет установку фага, а программа Fag.asm (прил.П8.2) содержит сам фаг. Если Вы захотите воспользоваться предлагаемыми программами, откомпилируйте Турбо Ассемблером файл Fag.asm командой

tasm fag /L

В ходе компиляции на экран будет выведено 13 предупреждений вида

Warning* Open procedure: XXXXXX а в конце сводка:

Error message: None Warning message: 13 Passes: I Remainig memory: XXXК

Если в строке Error message вместо None указано число обнаруженных ошибок, просмотрите файл листинга компиляции fag.lst, отыщите в нем •сообщения компилятора об ошибках и устраните их. Затем преобразуйте полученный файл fag.obj в программу Fag.prg командой

tiink fag, fag.prg

Компоновщик должен сообщить Warning: No stack

Замечу, что программа Fag.prg не может работать самостоятельно без предварительной настройки установщиком SetFag.exe, поэтому в целях предосторожности ей присваивается нестандартное расширение PRG. Для установки защиты на любой ЕХЕ-фаил следует дать команду

setfag NAME,

где NAME-имя защищаемого файла. Иными словами, имя файла передается программе установки фага SetFag.exe с помощью параметров запуска. В имени NAME можно опускать стандартное расширение ЕХЕ, а также разрешается указать маршрут поиска файла и/или символы—заменители ДОС «*» и«?» для определения группового имени-в этом случае защита будет установлена на каждый файл, соответствующий групповому имени. Например, команда

setfag d:\mydir *

означает требование установить защиту на все ЕХЕ-файлы из каталога MYDIR на диске D.

Перед установкой зашиты программа осуществляет серию проверок файла. Она проверяет заголовок файла и блокирует установку защиты, если первые два байта заголовка не соответствуют сигнатуре «MZ» (признаку ЕХЕ-файла). Кроме того, она проверяет «хвост» файла с тем, чтобы убедиться в отсутствии кода фага, и блокирует повторную установку защиты на уже защищенный файл. Далее, защита не устанвливается также в том случае, если длина загружаемой части файла станет слишком большой (превысит доступную память). Если в конце файла обнаружена незагружаемая часть, программа информирует об этом пользователя и запрашивает у него подтверждение на установку за-щиты. После завершения всех проверок программа создает резервную копию исходного файла с расширением ВАК. Создание ВАК-файла можно запретить, если команду вызова дополнить ключом /NOBAK, например setfag myprog /nobak. Для защиты используется ключ, соответствующий такой структуре данных:

Type

HeadType = record

case Byte of

1:(Sign : Word; {Сигнатура 'MZ' = $5MD}

PartPag: Word; {Часть неполного сектора}

PageCnt: Word; {Количество секторов}

ReloCnt: Word; {Количество элементов в таблице перемещения}

HdrSize: Word; {Длина заголовка в параграфах}

MinMem : Word; {Минимальный размер кучи}

МахМет : Word); {Максимальный размер кучи}

end.

Разумеется, фаг нельзя устанавливать на файлы, защищенные средствами модуля F_Anti так как в этом случае процедура CheckFile этого модуля обнаружит изменение заголовка и удалит фаг. Кроме того, фаг пристыковывается в конец программы и, следовательно, не может защищать крупные программы. Последнее обстоятельство контролируется установщиком SetFag.

ReloSS : Word; {Начальное значение сегмента стека SS}

ExeSP : Word; {Начальное значение указателя стека SP}

ChkSum : Word; {Контрольная сумма всех слов файла}

ExelP : Word; {Смещение точки запуска программы}

ReloCS : Word; {Начальное значение сегмента кода CS});

2:(W: array [1..12] of Word) end;

TAVir = record

Head24: HeadType; {24 байта эталонного заголовка}

Starts: Word; {Относительный сегмент}

StartO: Word; {и смещение точки запуска программы} Leng24: Longint;{Длина незараженной программы минус 24 байта}

Key : Word; {Ключ шифровки}

end;

Как видим, этот ключ-несколько отличается от использованного в модуле F_Anti: сохраняются только 24 байта заголовка (вряд ли вирус изменит смещение таблицы TablOff и номер оверлея Overlay), исключено ненужное теперь поле HFf добавлены поля StartS и StartO для запоминания относительного адреса точки запуска защищаемой программы. Поле Key по-прежнему содержит шифр для защиты ключа. Суммарная длина ключа SizeOf {TAVir) составляет 34 байта.

Процесс установки защиты состоит из следующих этапов.

1) В динамическую память считывается код фага из файла FAG.PRG. Вы можете создать свой вариант фага и заставить программу SetFag использовать его, если в команду запуска установщика добавите ключ /F: NameFag.Ext, где NameFag,Ext-имя и расширение файла, содержащего разработанный Вами фаг. В этом случае учтите, что SetFag помещает 34—байтный ключ в самое начало кода фага (см. листинг FAG. ASM) и поэтому при считывании из файла пропускает 34 байта от начала его загружаемой части. Выделение кода фага в отдельный P^G—файл понадобилось мне на этапе разработки и отладки кода фага. Я решил сохранить возможность загрузки кода из внешнего файла для того, чтобы Вы смогли при желании поэкспериментировать с этим кодом.

2) В поле Head24 переменной НН типа TAVir считывается заголовок ЕХЕ-файла и осуществляется настройка ключа НН: в полях StartS и StartO запоминается относительный адрес точки запуска защищаемой программы; вычисляется файловое смещение LS в параграфах, соответствующее полной длине файла и выровненное на границу параграфа - с этим смещением от начала файла в него будет помещен ключ и тело фага (выравнивание на границу параграфа необходимо для того, чтобы обеспечить корректность внутрисегментной адресации кода фага); в ReloCS помещается новое значение относительного сегмента точки запуска фага, а в ExelP-смещение этой точки; рассчитывается новое значение длины загружаемой части файла с учетом ключа и тела фага и соответствующим образом изменяются поля PageCnt и PartPag; проверяются и при необходимости корректируются поля MinMem и ExeSP так, чтобы стек не разрушил код фага.

3) В начало ЕХЕ-файла записывается новый заголовок HH.Head24, затем осуществляется смещение файлового указателя на 15*16 байт от начала файла и в него записывается зашифрованный ключ и тело фага. Ассемблерная программа FAG. ASM работает следующим образом.

Сразу после получения управления фаг сохраняет в стеке регистр АХ, запоминает в переменной PSP значение регистра сегмента данных DS (в этот момент он указывает на префикс программного сегмента) и помещает в DS сегмент кода CS (данные и код фага расположены в одном сегменте). Кроме того, в переменной SPO запоминается вершина стека, а в CSO-сегмент кода фага. Затем вычисляется абсолютный сегмент точки запуска защищаемой программы (как уже говорилось, он равен PSP+16) и найденное значение помещается в StartS-таким образом готовится запуск защищаемой программ.

Вся основная работа фага запрограммирована в серии последовательно вызываемых процедур (при разработке фага использовался метод нисходящего программирования). Вначале с помощью процедуры GetExeNome фаг определяет полное имя защищаемого ЕХЕ- файла. Для этого используется то обстоятельство, что в версиях ДОС 3.0 и выше стандартный загрузчик помещает полное имя загружаемого файла в расширенное окружение ДОС. Окружение ДОС - это область памяти длиной до 32 Кбайт, в которой ДОС сохраняет переменные окружения типа COMSPEC, PATH, PROMPT и т.п. Каждая переменная окружения представляет собой текстовую строку, составленную из кодов ASCII, в конце которой ставится байт 0 как признак конца строки - фирма IBM называет такой код ASCIIZ (Z - Zero, ноль). Переменные окружения располагаются в памяти последовательно друг за другом. В конце «стандартной» части окружения (эта часть поддерживается и в ранних версиях ДОС) ставится дополнительный нулевой байт. За стандартной частью следует расширенная часть, куда загрузчик новых версий ДОС помещает полное имя файла (с указанием диска и маршрута поиска) и, возможно, параметры обращения к программе. Таким образом, чтобы найти имя файла, нужно отыскать в окружении ДОС два ноля подряд - это признак начала расширенной части окружения. Слово, следующее за этим признаком, содержит количество переменных в расширенной части, за ним помещаются сами переменные. Например, в терминах ассемблера структура окружения может быть такой:

db *COMSPEC==C:\COMMAND .СОМ ',0 ; Переменная

COMSPEC db 'PATH=C:\;C:\DOS;D:\TP*,0 ; Переменная

PATH db * PROMPT==$p$g * , 0; Переменная

PROMPT db 0 ; Признак конца

В этом месте кончается стандартная часть окружения и начинается его расширенная часть (только для ДОС 3.0 и выше!).

dw 2 ; Количество переменных в расширенной части

db 'D:\MYDIR\SETFAG .ЕХЕ ',0 ;Имя файла

db */NOBAK*,0 ; Параметр вызова

Перед передачей управления программе загрузчик копирует окружение в отдельную область памяти и помещает сегмент этой области в PSP (в слово со смещением 44 байта от начала PSP).

В заключение следует сказать, что программы SetFag и Fag.asm не являются эталоном. Просто мне показалось, что такой способ организации защиты ЕХЕ- файлов будет достаточно удобным в использовании и эффективным в работе. Действительно, тестовые заражения программ специально разработанным вирусом, а также вирусом Yankee показали, что фаг успешно выполняет свои функции.

Поскольку программу Fag.asm без особого труда можно изменить, существует потенциальная опасность, что этот материал может быть использован для разработки вирусов. Я очень надеюсь, что к Вам, уважаемый читатель, это не относится.

4.2. Программа AntiVir

Итак, мы рассмотрели способ, позволяющий придать вновь создаваемой программе свойства самоконтроля. А как быть с СОМ—файлами или защитить громоздкую программу? Кроме того, существуют вирусы, которые поражают ^е файлы, а загрузочные секторы дисков. Для таких вирусов (их называют загрузочными) контроль PSP может оказаться неэффективным. Одним из возможных способов решения задачи является разработка специальной программы, которая проверяет первый сектор наиболее важных ЕХЕ и СОМ-файлов при каждом включении ПК. Эта же программа может проверить главный загрузочный сектор или даже все загрузочные секторы на всех дисках, чтобы убедиться в отсутств1Щ загрузочных вирусов, а при их обнаружении удалить их.

Мною разработана программа AntiVir (прил.П9.1), реализующая описанные функции. Эта программа создает и поддерживает архив загрузочных секторов и секторов PSP. Она может работать в двух режимах-автоматическом и диалоговом.

В автоматическом режиме AntiVir проверяет текущее состояние загрузочных секторов и первых секторов для заданных файлов и сравнивает их с эталонными копиями, хранящимися в архиве. В случае обнаружения отличий программа сообщает пользователю об этом и предлагает восстановить эталонное состояние соответствующих секторов.

В диалоговом режиме программа предоставляет пользователю возможность просмотреть и скорректировать список проверяемых файлов. Диалоговая часть реализована с помощью объектно—ориентированной библиотеки Turbo Vision. Выбор нужного режима осуществляется автоматически: если программа вызывается командой ДОС

ANTIVIR

она переходит к диалогу с пользователем, если командой

ANTIVIR /AUTO

реализуется режим автоматического контроля.

При контроле загрузочных секторов программа использует меры, позволяющие ей обнаруживать так называемые вирусы—невидимки. Такие вирусы контролируют обращение к функциям и прерываниям ДОС, а также к прерыванию $13 BIOS и при попытке чтения зараженного вирусом участка диска «подсовывают» программе сохраненную вирусом копию незараженного участка. Единственным способом обнаружения таких вирусов является непосредственное обращение к контроллеру диска или прямой вызов прерывания $13в постоянной памяти BIOS. Поскольку BIOS обычно учитывает особенности конкретного контроллера диска, второй путь будет более простым, однако для его реализации необходимо каким-то образом определить начало в BIOS программы, обрабатывающей прерывание $13 (сразу после загрузки ДОС вектор $13 перехватывается программами 1ВМ10.СОМ и показывает на резидентную в оперативной памяти часть ДОС). Для определения «чистого» вектора $13 в программе используется мультиплексное прерывание $2F, которое для подфункции $13 возвращает в регистрах DS'.DX требуемый адрес. Поскольку при этом прежнее содержимое регистров DS'.DX автоматически помещается в вектор $13, это прерывание необходимо вызывать дважды подряд с промежуточным запоминанием регистров DS'.DX в стеке (см. процедуру BuildArch в программе ANTIVIR). В ходе контроля загрузочных секторов программа переназначает обычно пустующий вектор $62 так, чтобы он указывал на вход в обработчик $13, и использует затем этот вектор для скрытого от вируса чтения секторов жесткого диска. К сожалению этот прием нельзя использовать для контроля архивных файлов, так как в последнее время широкое распространение получили программы динамического сжатия/раскрытия информации (самыми популярными из таких программ являются Double Space и Stacker). Контроль динамически сжатых дисков непосредственным чтением секторов невозможен, так как в этом случае отключается не только возможный вирус, но и резидентная программа—деархиватор. В результате не удается найти начальный сектор защищаемого файла и проверить PSP программы.

5. Некоторые рекомендации

1) Вставляйте имя модуля F_Anti в предложение Uses-«вакцинация» программы при ее рождении гарантирует стойкий иммунитет на весь срок ее эксплуатации.

2) Если Вы часто используете ЕХЕ-файлы, содержащие инструментальные программы (например, пс.ехе, lexicon.exe и т.п.), рекомендую поставить на них фаг Fag.prg. Кстати, если Вы устанавливаете фаг на программу, защищенную средствами модуля F_Anti, встроенный в нее контроль обнаружит инородное тело фага.

3) Все СОМ—файлы операционной программы и слишком громоздкие ЕХЕ-файлы следует защитить программой Antivir. Вызов этой программы в автоматическом режиме (с ключом /AUTO) полезно включить в файл AUTOEXEC.BAT.

4) Старайтесь как можно чаще архивировать на дискетах жизненно важные для Вас (и Вашего компьютера) файлы.