机器狗0625技术剖析（驱动读写磁盘扇区）

标题：机器狗0625技术剖析（驱动读写磁盘扇区）
作者：水中雁
时间：2008-06-26 19:52
链接：http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=67321

由于对磁盘结构不是很熟，仅仅从逆向分析的角度，通过对这个驱动的分析过程，学习了向SCSI端口向扇区写数据的方法。如有错误或纰漏之处，请大家指出。

附件：
1、机器狗0625技术剖析.pdf
2、obj2(Macdog).idb

摘要
这是一个6月23号捕获的机器狗变种。跟之前不同的地方，主要是将以前ring3下写磁盘替换文件的操作使用驱动实现了，本文的主要部分也是对该部分的解析。可以看出，机器狗的作者对内核驱动以及磁盘结构都很熟悉。

三、驱动分析
1、基本信息
文件名：%windir%\system32\drivers\obj2.sys
DeviceName：\\Device\\DogBaby
SymbolicLinkName：\\DosDevices\\DogBaby

2、摘除ntfs的AttachedDevice

3、恢复disk的Hook
1)、摘除disk的AttachedDevice
2)、根据_DRIVER_OBJECT.DriverSection获得_LDR_DATA_TABLE_ENTRY的链表，枚举该链表查找名为CLASSPNP.SYS的模块，找到则获取该模块的基址Base和EntryPoint，如果EntryPoint - Base等于0AE8Fh(入口的RVA)，则取g_pClassInternalIoControl = Base + 4FC3h。然后注册驱动disk的派遣例程为_DRIVER_OBJECT.IrpInternalDeviceControlDispatch = pClassInternalIoControl。

4、摘除FtDisk的AttachedDevice

5、摘除Atapi的AttachedDevice

6、恢复Atapi的Hook
1)、读取atapi.sys文件，并定位pe头、及块表。
2)、定位到init块，从init块中使用模糊匹配特征C7 ?? 30 ?? ?? ?? ?? C7 ?? 34。
3)、找到的地址为24968h，记为Atapi_24968h。
4)、取Atapi_24968h + 11h的位置，并换算成RVA，得到fnRVA_IdePortDispatch。
5)、取Atapi_24968h + 18h的位置，并换算成RVA，得到fnRVA_IdePortDispatchDeviceControl。
6)、如果上面的方法获取失败，则强制转换：
fnRVA_IdePortDispatch = 67B4h，
fnRVA_IdePortDispatchDeviceControl = 0A592h。
7)、获取这两个函数的SVA
fnIdePortDispatch = fnRVA_IdePortDispatch + DriverStart，
fnIdePortDispatchDeviceControl = fnRVA_IdePortDispatchDeviceControl + DriverStart。
8)、注册Atapi的派遣例程
_DRIVER_OBJECT.IrpDeviceControlDispatch =
fnIdePortDispatchDeviceControl，
_DRIVER_OBJECT.IrpInternalDeviceControlDispatch = fnIdePortDispatch。

7、定位被覆盖文件的逻辑簇号
1)、打开文件conime.exe，失败则打开userinit.bat；并获取FileObject。
2)、根据FileObject获取_FILE_OBJECT.Vpb，再获取_VPB.DeviceObject。
3)、创建一个IRP。设MainFunction为IRP_MJ_FILE_SYSTEM_CONTROL。
4)、设定_IO_STACK_LOCATION.FsControlCode =
FSCTL_GET_RETRIEVAL_POINTERS
//其它IRP初始化略过，详细请看idb文件。
5)、调用自己实现的IOCallDriver，获取指定文件的RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER信息。
结构查阅msdn如下：
typedef struct RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER {
  DWORD ExtentCount;
  LARGE_INTEGER StartingVcn;
  struct {
    LARGE_INTEGER NextVcn;
    LARGE_INTEGER Lcn;
  } Extents[1];
} RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER,
*PRETRIEVAL_POINTERS_BUFFER;
要注意的是按8个字节对齐的，所以DWORD ExtentCount后、LARGE_INTEGER StartingVcn前有4个字节的空间。
ExtentCount记录了该文件分成了n块存储。
StartingVcn记录了起始虚拟簇号。
Extents[i].NextVcn记录了下一个块的起始虚拟簇号，所以Extents[i].NextVcn - Extents[i - 1].NextVcn表示i块所占的簇数。
Extents[i].Lcn记录了第i + 1块的起始逻辑簇号。注意i是从0开始的。
本机器狗使用了不严格的计算方法，仅用到了该结构中的Extents[0].Lcn，即文件的起始逻辑簇号，并没有考虑分多块存储的情况。因此，理论上是存在破坏系统文件的风险的。这也是病毒不负责任的地方。

8、MyRead_WriteSector
从这个函数名可以看出这是一个读写扇区的例程。前缀My表示该函数是由我标识的，用来跟ida自动识别的函数进行区别，以便查找。这个函数很重要，整个驱动中会调用三次，所以先解析。
MyRead_WriteSector(DeviceObj, IRP_ID, pBuffer, dwSectorLowPos, SecNum);
DeviceObj：操作设备对象，这里为Disk。
IRP_ID：3表示读取，4表示写入。
pBuffer：写入设备的数据地址，或读取数据的内存辞职。
dwSectorLowPos：读取或写入的扇区号。其实扇区号为LARGE_INTEGER类型的大数，但这里仅使用了低32位，没有使用高32位。
SecNum：读取或写入的扇区数。
下面为函数的实现介绍。
1)、通过使用MyIoCallDriver(病毒自己实现的IoCallDriver)来向Disk设备发送服务号为IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTRO，通过向SCSI端口读写数据实现的。
2)、填充IRP
mov     [edi+_IRP.MdlAddress], eax; eax为pBuffer对应的Mdl
......    ;省略部分代码
mov     [ebp+UserIosb], ebx  ; ebx == 0
lea     eax, [ebp+UserIosb]
mov     [edi+_IRP.UserIosb], eax
lea     eax, [ebp+Event]
mov     [edi+_IRP.UserEvent], eax
mov     [edi+1Ch], ebx  ; _IRP.Information = 0
mov     [edi+18h], ebx  ; _IRP._IO_STATUS_BLOCK = 0
or      [edi+_IRP.Flags], 5 ; IRP_SYNCHRONOUS_API | IRP_NOCACHE
mov     [edi+0Ch], ebx  ; _IRP.IrpCount = 0
mov     [edi+24h], bl   ; _IRP.Cancel = 0
mov     [edi+38h], ebx  ; _IRP.CancelRoutine = 0
mov     [edi+20h], bl   ; _IRP.RequestorMode = 0
call    KeGetCurrentThread
mov     [edi+50h], eax  ; _IRP.Thread
mov     eax, [edi+60h]  ; _IRP.CurrentStackLocation
sub     eax, 24h        ; IoGetNextStackLocation
mov     byte ptr [eax], IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL
mov     [eax+4], esi    ; _IO_STACK_LOCATION.scsi._SCSI_REQUEST_BLOCK
mov     ecx, [ebp+DiskDeviceObj]
mov     [eax+14h], ecx  ; _IO_STACK_LOCATION.DeviceObject = DiskDeviceObj
mov     eax, [edi+60h]
sub     eax, 24h
mov     dword ptr [eax+1Ch], offset fnCompletionRoutine ; _IO_STACK_LOCATION.CompletionRoutine
mov     [eax+20h], esi  ; _IO_STACK_LOCATION.Context
mov     [eax+_IO_STACK_LOCATION.Control], 0E0h
从填充的IRP可以看到一个重要的结构_SCSI_REQUEST_BLOCK。
3)、_SCSI_REQUEST_BLOCK
关于结构的定义可以找相关资料。用来存放向SCSI端口写数据的一些信息。这里看一下对这个srb的填充。
mov     word ptr [esi], 40h ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.Length = 40h
mov     [esi+2], bl     ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.Function = 0
mov     eax, [ebp+pBuffer]  ;pBuffer指向传入的参数，即存放数据的地址。
mov     [esi+18h], eax  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.DataBuffer = pBUffer
movzx   eax, [ebp+SecNum]
shl     eax, 9          ; eax = SecNum * 512
mov     [esi+10h], eax  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.DataTransferLength = SecNum * 512 //即写入数据的大小
mov     byte ptr [esi+9], 20h ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.QueueAction = 20h
mov     [esi+3], bl     ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.SrbStatus = 0
mov     [esi+4], bl     ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.ScsiStatus = 0
mov     [esi+20h], ebx  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.NextSrb = NULL
mov     [esi+1Ch], ecx  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.SenseInfoBuffer = pSenseInfoBuffer
mov     byte ptr [esi+0Bh], 12h ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.SenseInfoBufferLength = 12h
xor     eax, eax
cmp     [ebp+IRP_ID], IRP_MJ_READ ; if(IRP_ID != IRP_MJ_READ)
setnz   al              ; {al = 1;}
dec     eax             ; eax --;
and     eax, 0FFFFFFC0h ; eax &= 0x0ffffffc0;
add     eax, 80h        ; eax += 80h;
; //if IRP_ID == IRP_MJ_READ eax == 40h SRB_FLAGS_DATA_IN
; //else eax == 80h SRB_FLAGS_DATA_OUT
mov     [esi+0Ch], eax  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.SrbFlags = 80h
cmp     [ebp+IRP_ID], IRP_MJ_READ
jnz     short loc_11997
or      eax, 200h SRB_FLAGS_ADAPTER_CACHE_ENABLE
mov     [esi+0Ch], eax  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.SrbFlags = 240h
loc_11997:
or      dword ptr [esi+0Ch], 20h ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.SrbFlags = A0h(If Read 260h)
; 20h == SRB_FLAGS_DISABLE_AUTOSENSE
mov     eax, [esi+10h]  ; eax = _SCSI_REQUEST_BLOCK.DataTransferLength
shr     eax, 0Ah
inc     eax
mov     [esi+14h], eax  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.TimeOutValue = _SCSI_REQUEST_BLOCK.DataTransferLength >> 0Ah + 1
mov     eax, [ebp+dwSectorLowPos]
mov     [esi+2Ch], eax  ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.QueueSortKey = dwSectorLowPos
mov     byte ptr [esi+0Ah], 0Ah ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.CdbLength = 0Ah
填充这个结构读数据和写数据的SrbFlags分别设为SRB_FLAGS_DATA_IN | SRB_FLAGS_ADAPTER_CACHE_ENABLE |
SRB_FLAGS_DISABLE_AUTOSENSE和SRB_FLAGS_DATA_OUT | SRB_FLAGS_DISABLE_AUTOSENSE。
4)、_CDB
在_SCSI_REQUEST_BLOCK结构最后是UCHAR Cdb[16]; 但是Cdb不一定是16个字节，长度由_SCSI_REQUEST_BLOCK.CdbLength决定，从上面可以看出这里是0Ah个字节。该结构是一个联合体，这里使用的是_CDB10结构。
mov     byte ptr [esi+0Ah], 0Ah ; _SCSI_REQUEST_BLOCK.CdbLength = 0Ah
mov     cl, [ebp+IRP_ID]
add     cl, 11h
shl     cl, 1
mov     [esi+30h], cl   ; _CDB[0] = 28h
mov     cl, [esi+31h]
and     cl, 1Fh
or      cl, 80h
mov     [esi+31h], cl   ; _CDB[1] = 80h
mov     ecx, eax
shr     ecx, 18h
mov     [esi+32h], cl   ; if Read _CDB[2] = 0
mov     ecx, eax
shr     ecx, 10h
mov     [esi+33h], cl   ; if Read _CDB[3] = 0
mov     ecx, eax
shr     ecx, 8
mov     [esi+34h], cl   ; if Read _CDB[4] = 0
mov     [esi+35h], al   ; if Read _CDB[5] = 0
mov     ax, [ebp+SecNum]
mov     [esi+37h], ah   ; if Read _CDB[7] = 0
cmp     ax, bx
setnz   al
mov     [esi+38h], al   ; if Read _CDB[8] = 1
从scsi.h中找到如下：
// 10-byte commands
#define SCSIOP_READ_FORMATTED_CAPACITY 0x23
#define SCSIOP_READ_CAPACITY       0x25
#define SCSIOP_READ                0x28
#define SCSIOP_WRITE               0x2A
可以看出，_CDB[0]为OperationCode，28h表示SCSIOP_READ，2Ah表示SCSIOP_WRITE。_CDB[1]按位描述了一些属性，可以参考scsi.h，这里将这个字节设为80h。_CDB[2]到_CDB[5]描述的是扇区位置，依次为dwSectorLowPos从高字节到低字节的值。_CDB[7]和_CDB[8]描述了要写书的扇区数。如果小于0，则设为1。
由于本人的语言组织能力较弱，写得比较乱，详细的请看idb文件。这个函数将会完成向指定扇区读写数据。

9、读取主分区表
调用My_Read_WriteSector(DiskDeviceObj, 3, pBuffer, 0, 1)来获取磁盘0号扇区的数据，大小为1个扇区的大小，即512字节。
0号扇区保存了主分区表，结构为：
typedef struct _MBR_SECTOR
{
   UCHAR             BootCode[446];
   PARTITION_ENTRY   Partition[4];
   USHORT           Signature;
} MBR_SECTOR, *PMBR_SECTOR;
这里主要用到了PARTITION_ENTRY结构：
typedef struct _PARTITION_ENTRY
{
   UCHAR active;                 // 能否启动标志
   UCHAR StartHead;               // 该分区起始磁头号
   UCHAR StartSector;             // 起始柱面号高2位：6位起始扇区号
   UCHAR StartCylinder;           // 起始柱面号低8位
   UCHAR PartitionType;           // 分区类型
   UCHAR EndHead;                 // 该分区终止磁头号
   UCHAR EndSector;             // 终止柱面号高2位：6位终止扇区号
   UCHAR EndCylinder;             // 终止柱面号低8位
   ULONG StartLBA;               // 起始扇区号
   ULONG TotalSector;             // 分区尺寸（总扇区数）
} PARTITION_ENTRY, *PPARTITION_ENTRY;
其中active为80h，表示该分区能够启动系统。
PartitionType表示分区类型，如NTFS、FAT32等等，如果为FF表示该分区为扩展分区，扩展分区会再有分区表，划分为逻辑分区。如果你有兴趣，可以查阅其它资料。
本处依次判断Partition[0]到Partition[3]是否为启动分区，如果是，则计算StartLBA，这里比较有意思的是StartLBA[n] = StartLBA[0] + ... + StartLBA[n]，这个我是比较奇怪的，从《数据恢复技术》一书中，我的理解是，如果为基本分区，StartLBA直接是分区的起始逻辑扇区，如果是扩展分区，则需要加上的保留扇区数。这里是让我感到不解的，如果自己分析，要自己测试多个系统、多种分区格式的分区表，遂放弃。希望知道的兄弟能够指点迷津，抑或是机器狗的一个bug。但对于大多数系统，Partition[0]即是启动分区，Partition[0].StartLBA也就是该分区的起始扇区位置。
判断Partition[0].PartitionType如果不是PARTITION_TYPE_FAT32、PARTITION_TYPE_FAT32_LBA或PARTITION_TYPE_NTFS，则返回失败。

10、读取启动分区的第一个扇区
定位到启动分区后，调用My_Read_WriteSector(DiskDeviceObj, 3, pBuffer, StartLBA, 1)来读取启动分区的第一个扇区的内容，即分区信息。结构如下：
typedef struct _BBR_SECTOR
{
   USHORT JmpCode;               // 2字节跳转指令,跳转到引导代码
   UCHAR   NopCode;               // 1字节nop指令,填充用,保证跳转指令长3个字节
   UCHAR   OEMName[8];             // 8字节的OEMName
   // 下面开始为: BPB( BIOS Parameter Block )
   USHORT BytesPerSector;         // 每个扇区的字节数 (512 1024 2048 4096)
   UCHAR   SectorsPerCluster;     // 每个簇的扇区数 ( 1 2 4 8 16 32 64 128 )两者相乘不能超过32K(簇最大大小)
   USHORT ReservedSectors;       // 从卷的第一个扇区开始的保留扇区数目,该值不能为0，对于FAT12/FAT16，该值通常为1,对于FAT32，典型值为32
   UCHAR   NumberOfFATs;           // 卷上FAT数据结构的数目，该值通常应为2,[NTFS不使用NumberOfFATs字段，必须为0]
   USHORT RootEntries;           // 对于FAT12/FAT16,该值表示32字节目录项的数目,对于FAT32，该值必须为0；[NTFS不使用]
   USHORT NumberOfSectors16;     // 该卷上的扇区总数，该字段可以为0，如果该字段为0，则NumberOfSectors32不能为0；对于FAT32，该字段必须为0 [FAT32/NTFS不使用该字段]
   UCHAR   MediaDescriptor;       // 介质类型
   USHORT SectorsPerFAT16;       // 该字段标识一个FAT结构占有的扇区数（FAT12/FAT16）,对于FAT32卷，该字段必须为0；[FAT32/NTFS不使用该字段]
   USHORT SectorsPerTrack;       // 用于INT 0x13中断的每个磁道的扇区数
   USHORT HeadsPerCylinder;       // 用于INT 0x13中断的每个柱面的磁头数
   ULONG   HiddenSectors;         // 包含该FAT卷的分区之前的隐藏扇区数
   ULONG   NumberOfSectors32;     // 该字段包含该卷上的所有扇区数目，对于FAT32，该字段不为0；FAT12/FAT16可根据实际大小是否超过65536个扇区数决定是否采用该字段； [NTFS不使用该字段]
   // 下面开始为: EBPB ( Extended BIOS Parameter Block )
   ULONG   SectorsPerFAT32;       // 对于FAT32，该字段包含一个FAT的大小，而SectorsPerFAT16字段必须为0;
} BBR_SECTOR, *PBBR_SECTOR;

取得分区信息之后，获取SectorsPerCluster和ReservedSectors。
判断Partition[0].PartitionType是否是PARTITION_TYPE_FAT32或PARTITION_TYPE_FAT32_LBA，如果是，则获取SectorsPerFAT32和NumberOfFATs。

11、计算文件对应的扇区位置
Lcn_HightPart 和Lcn_LowPart由第7步获得。
1)、如果是FAT32分区，dwSectorLowPos = StartLBA + ReservedSectors + SectorsPerFAT32 * NumberOfFATs + SectorsPerCluster * Lcn_LowPart；
FileSectorHighPos = Lcn_HightPart * SectorsPerCluster；
2)、如果是NTFS分区，dwSectorLowPos = StartLBA + ReservedSectors + SectorsPerCluster * Lcn_LowPart；
FileSectorHighPos = Lcn_HightPart * SectorsPerCluster；
FileSectorHighPos在将数据写入扇区时，并没有使用。

12、写入病毒
是由DeviceIoControl的800C004h号控制命令触发的，写入文件的数据由DeviceIoControl传入。调用My_Read_WriteSector(DiskDeviceObj, 4, pBuffer, dwSectorLowPos, dwFileSize / 512 + 1)来实现向扇区的写入。
另外DeviceIoControl的800C008h号控制命令会摘掉ntfs的AttachedDevice。

参考资料
1、《数据恢复技术》
2、http://dev.csdn.net/article/78/78564.shtm
3、http://hi.baidu.com/ptf_phoenix/blog/item/c5db4f1f319f6ecca7866994.html
4、winddk
5、msdn
还有一些网上的其它资料，不一一列出。

分析者：水中雁
日期：2008.06.25
邮箱：tigerinhm@163.com
主页：http://hi.baidu.com/wildgoose

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