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  • Comparando executáveis

       (0 análises)

    Fernando Mercês

    Saudações, leitores do Mente Binária! Hoje me deu vontade de falar sobre uma tarefa que eventualmente preciso fazer na empresa onde trabalho, que é a de verificar as diferenças entre arquivos executáveis, normalmente de Windows, também conhecidos por executáveis PE.

    Há vários usos ao comparar binários. É possível avaliar o que mudou na versão atual de um software em relação à anterior, descobrir o que muda em cada sample diferente de uma mesma família de malware, etc. Esses dias mesmo me foi pedido que verificasse a diferença entre 6 arquivos maliciosos, que compartilho abaixo como fiz.

    Reconhecimento básico

    Os arquivos que recebi tinham seu hash SHA-256 como nome. A primeira coisa que fiz foi checar seu tipo (usando comandos do macOS, mas o Linux tem comandos similares):

    $ file *
    fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04: PE32 executable (GUI) Intel 80386, for MS Windows
    fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9: PE32 executable (GUI) Intel 80386, for MS Windows
    fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05: PE32 executable (GUI) Intel 80386, for MS Windows
    ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd: PE32 executable (GUI) Intel 80386, for MS Windows
    ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640: PE32 executable (GUI) Intel 80386, for MS Windows
    ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e: PE32 executable (GUI) Intel 80386, for MS Windows

    Só para garantir, também chequei o SHA-256 deles e realmente bateu com o nome, o que era esperado:

    $ shasum -a256 *
    fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04  fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04
    fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9  fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9
    fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05  fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05
    ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd  ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd
    ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640  ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640
    ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e  ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e

    PS.: No Linux o comando seria sha256sum ao invés de shasum -a256.

    O próximo passo foi checar o tamanho deles:

    $ wc -c *
      396973 fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04
      396973 fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9
      396973 fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05
      396973 ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd
      396973 ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640
      396973 ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e
     2381838 total

    Aqui apresentou-se um caso atípico: os binários possuem exatamente o mesmo tamanho! Já pensei que havia grandes chances de as diferenças entre eles serem mínimas: provavelmente algo usado pelo autor do malware só para "mudar o hash" na tentativa de evitar que os antivírus detectem os arquivos idênticos, por exemplo. Essa tentativa é na verdade frustrada visto que, ao contrário do que muitos pensam, os antivírus não detectam malware por hash normalmente, já que isso seria muito custoso do ponto de vista do desempenho (seria preciso ler todos os bytes do arquivo!) e também seria muito fácil tornar um novo arquivo indetectável - bastaria alterar um único byte para um hash final completamente diferente.

    Comparação de estrutura

    Se estivéssemos tratando arquivos de texto, poderia simplesmente usar o comando diff, mas o assunto aqui é PE, então algo interessante de verificar é sua estrutura, que consiste basicamente em cabeçalhos, localizados antes das seções. Se você não sabe do que estou falando, recomendo os seguintes recursos:

    • Posts do @Leandro Fróes sobre o formato PE e suas referências.
    • Capítulo sobre PE do livro Fundamentos de Engenharia Reversa.
    • Aulas 5 e 6 do CERO, nosso Curso de Engenharia Reversa Online em vídeo.
    • Digitar "PE executable" no Google ler o que curtir.

    Depois dessa imersão no mundo dos executáveis PE, não tenho dúvidas de que você vai se apaixonar por eles também! 😍

    Voltando à comparação, o que eu quero dizer com estrutura? Bem, os valores dos campos dos cabeçalhos. Por exemplo, para ver o cabeçalho COFF de um arquivo PE, usei o readpe, parte do kit de ferramentas pev:

    $ readpe -h coff fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04
    COFF/File header
        Machine:                         0x14c IMAGE_FILE_MACHINE_I386
        Number of sections:              5
        Date/time stamp:                 1401620468 (Sun, 01 Jun 2014 11:01:08 UTC)
        Symbol Table offset:             0
        Number of symbols:               0
        Size of optional header:         0xe0
        Characteristics:                 0x102
        Characteristics names
                                             IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE
                                             IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE

    Mas não, não usei o pev por saudosismo! A ideia de ter uma saída em texto da estrutura desses binários é depois usar o comando diff para compará-las. A primeira coisa que precisei então foi gerar um .txt contendo toda a estrutura, e não só o cabeçalho COFF, para cada um dos arquivos. Uma repetição em bash dá conta do recado:

    $ ls -1 readpe_output_*
    readpe_output_fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04.txt
    readpe_output_fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9.txt
    readpe_output_fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05.txt
    readpe_output_ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd.txt
    readpe_output_ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640.txt
    readpe_output_ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e.txt

    Eu usei o readpe sem nenhuma opção, assim ele imprime todos os cabeçalhos, incluindo os de seções. Só pra começar fiz um diff do primeiro para o segundo e não houve qualquer saída, ou seja, a estrutura dos arquivos eram idênticas! E eram mesmo:

    $ wc -c readpe_output_*
       21627 readpe_output_fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04.txt
       21627 readpe_output_fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9.txt
       21627 readpe_output_fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05.txt
       21627 readpe_output_ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd.txt
       21627 readpe_output_ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640.txt
       21627 readpe_output_ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e.txt
      129762 total
    
    $ md5 !$
    md5 readpe_output_*
    MD5 (readpe_output_fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04.txt) = 05b36b89b1165b3d619bee16f8a1d7f7
    MD5 (readpe_output_fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9.txt) = 05b36b89b1165b3d619bee16f8a1d7f7
    MD5 (readpe_output_fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05.txt) = 05b36b89b1165b3d619bee16f8a1d7f7
    MD5 (readpe_output_ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd.txt) = 05b36b89b1165b3d619bee16f8a1d7f7
    MD5 (readpe_output_ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640.txt) = 05b36b89b1165b3d619bee16f8a1d7f7
    MD5 (readpe_output_ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e.txt) = 05b36b89b1165b3d619bee16f8a1d7f7

    shocked-queen-sm.jpg.ce229f2f14bf9f1612c9250af8f45976.jpg

    Os hashes MD5 da saída em texto da estrutura de todos os arquivos batem. Eles são mesmo iguais estruturalmente!

    Passado o choque, percebi que teria que comparar o conteúdo das seções (código, dados, talvez resources, etc). Aí fui obrigado a inicializar minha VM do Janelas mesmo...

    Comparação do conteúdo das seções

    Existem alguns softwares que trabalham com PE e possuem funções de comparação de dois executáveis. Eu costumava usar o Cold Fusion (um antigo gerador de patch) pra isso, mas ele tem alguns bugs que me impediram. Achei a mesma função no Stud_PE, mas ele localiza arquivos por extensão na janela de comparação, então renomeei o primeiro e o segundo arquivo que tinha para a.exe e b.exe respectivamente.

    Ao abrir o a.exe no Stud_PE, usei o botão "File Compare", selecionei o método "Binary", setei o "Starting from" pra "Raw" e cliquei em "Compare":

    stud_pe_binary.png.f43593b53d37207b41c525fdcf7a39a7.png

    Se você não entendeu por que fiz isso, volte uma casa ou leia os tutorias de PE que indiquei. Ou pergunte que eu falo. 😍

    Bem, entre esses dois caras então havia 9 bytes que o diferenciavam e eu já tinha os offsets a partir do início do arquivo. Agora é descobrir em que seção eles estavam no PE, o que são, o que comem e como eles vivem. 😎

    Descobrindo como as diferenças são usadas

    Abri o executável no x64dbg (na verdade no x32dbg, já que este binário é de 32-bits) mas percebi que o entrypoint estava no endereço 013706AA. Como o ImageBase deste binário é 00400000, percebi que o ASLR estava habilitado e, antes de continuar , desabilitei-o com o DIE, como mostro neste vídeo rápido no canal Papo Binário:

    Antes de reabrir o binário no x32dbg, convém lembrar que eu tinha um offset e precisava convertê-lo para endereço virtual (VA). Isso é feito com o que alguns analisadores de PE chamam de FLC (File Location Calculator). O DIE tem, o Stud_PE tem e o pev também tem, com a ferramenta ofs2rva:

    $ ofs2rva 0x4c451 a.exe
    0x4dc51

    Mas pra não você não me acusar de saudosismo de novo, vou mostrar no Stud_PE 😄

    stud_pe_flc.png.efbe2b4eb269814e9623419d9d8db653.png

    Percebe que o Stud_PE já diz que este byte pertence à seção .rdata, o que à esta altura você já sabe, caso tenha feito o trabalho de casa de estudo do PE, que é provavelmente uma seção de dados somente-leitura, então há grandes chances de nossa sequência diferentona pertencer à uma string constante, por exemplo. Fui ver no debugger como é que tava a festa. Abri o a.exe lá e dei um Ctrl+G no Dump pra ir pro endereço 44DC51:

    x32dbg_dump.png.934f997d258d268b85cf23e99677272d.png

    De fato tinha uma string lá: zuk0KRrGrP, mas ela na verdade começava em 44DC44 e pra saber quando ela era usada no malware, coloquei um breakpoint de hardware no acesso ao byte, que é o primeiro da string e cheguei à conclusão de que, como o nome sugere, é realmente uma string de identificação da campanha do malware, sempre no mesmo offset (calculei de novo usando FLC).  Agora foi só ver a dos outros e novamente recorri à uma ferramenta do pev (💚), a pestr:

    $ for i in *; do echo $i; pestr -so $i | grep 0x4c444; echo; done
    fdba340bb35635934aa43b4bddd11df31f2204e73394b59756931aa2f7f59e04
    0x4c444	.rdata	identifierStrzuk0KRrGrP
    
    fdf3060eb9c39b1a2be168b1ac52c2f80171394e73fe03c4e0c57911cb9358a9
    0x4c444	.rdata	identifierStrAR0U4hr1wW
    
    fedf9d9815b3d0ad28e62f99d5dcf92ec0f5fcb90135b4bdc30bb5709ab9ff05
    0x4c444	.rdata	identifierStrswEYVkFWeg
    
    ff2f1be6f64c91fa0a144cbc3c49f1970ba8107599d5c66d494ffb5550b0f7fd
    0x4c444	.rdata	identifierStrKXaUzlBDIj
    
    ff53c7ba285ffdc2c29683bb79bb239ea59b3532f8b146523adf24d6d61fc640
    0x4c444	.rdata	identifierStrv91TJ5c3Lr
    
    ffee504e292a9f3ae6c439736881ebb314c05eac8b73d8b9c7a5a33605be658e
    0x4c444	.rdata	identifierStrOzJnvFQy2U

    Bom, daí o céu é o limite. Dá pra criar assinatura, criar um script pra extrair esse ID da campanha, enfim, missão cumprida.

    yes-baby-sm.jpg.e8177feec593858c2d9ce5484a87e6dc.jpg

    FAQ

    1. Por que você não utilizou só um comparador de arquivos qualquer, que compara os bytes em hexadecimal?

    Eu queria saber exatamente onde estavam as diferenças entre os arquivos, se na estrutura ou não. Em caso negativo, é código? Se sim, que código? Que faz o que? São dados? Usados onde? Em qual seção? Um editor hexadecimal ignorantão não me daria isso. Além disso, se os arquivos fossem diferente estruturalmente, ou em tamanho, eu queria saber antes, pra não perder tempo analisando diferenças de bytes hexa que eu não sei o que é.

    2. Existem softwares para comparar binários PE muito mais poderosos, como o BinDiff. Por que caralhas você não o usou?

    O BinDiff é pra comparar código. Minha diferença estava nos dados. Além disso, o BinDiff e seus amigos traduzem o Assembly original do binário para uma linguagem intermediária própria e comparam lógica, não instruções. É bem fodão, mas não me atendia neste caso, afinal eu já sabia que os binários eram idênticos em funcionalidade. Só queria saber onde estava a diferença exata.

    3. Percebi pela screenshot do Stud_PE que ele também compara a estrutura dos arquivos PE, então todo aquele processo com o readpe foi à toa?

    Sim, foi só pra Inglês ver. Não, brincadeira! O Stud_PE compara os cabeçalhos COFF, Optional e os diretórios de dados somente. O readpe imprime todos os cabeçalhos, incluindo todas as seções mais os imports. É outro nível, moleque! 😏

    stud_pe_structure.png.b43dc07b3e0aa18ad7948610542c360b.png

    4. E quanto à executáveis ELF?

    O título não fala somente de PE propositalmente, já que a mesma técnica pode ser usada para arquivos ELF, só mudando os programas (readelf, etc).

    Por hora é só. Se você deixar sua análise abaixo ou quiser fazer um comentário/pergunta, ficarei muito grato. Considera apoiar a gente também vai. 💚

    Editado por Fernando Mercês



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    • Por kassane
      Olá pessoal, tudo bem?
      Creio que a maioria já sabem sobre  software reverse engineering(SRE) publicado pelo NSA's Research Directorate.
      Pois já existe uma comunidade voltada para esta ferramenta específica com um crescimento massivo, inclusive até mesmos curiosos desconfiados.
      Fontes de informações disponíveis:
      Ghidra -Download Release Notes Installation Guide Issues Tracker Community Collection Cheat Sheet - PDF API Documentation Decompiler Documentation Online Courses Getting Started Scripts Wiki  
    • Por Candeer
      Olá! No artigo anterior falamos sobre Signals, que é de suma importância para a comunicação entre processos, mas para construir o nosso debugger precisamos muito mais do que apenas isso, precisamos de fato ter total controle sobre um dado processo e se possível controlar até o seu própio início.
      Neste artigo será explicado o que são forks e seu uso em desenvolvimento de aplicações em sistemas UNIX. Sem mais delongas, vamos prosseguir!!!😀
      Resumidamente a syscall fork é usada para a duplicação e criação de um processo. Quando um dado processo chama a função fork(), é criada uma cópia idêntinca de seus dados. Note que apenas uma cópia é feita, o processo filho não compartilha o mesmo espaço de memória do pai.
      A syscall fork retorna um PID que é usado para indetificar em qual processos estamos e também dar acesso ao ID do processo filho. Caso o PID seja 0 estamos executando no filho, caso seja qualquer outro somos o processo pai, isso ocorre pois o pai precisa saber o PID do filho, mas o filho não necessariamente precisa saber o seu própio (da mesma maneira que o seu processo não sabe o própio PID ao menos que o mesmo peça).
      Algo interessante de se notar é que os Init System usados para subir e gerenciar serviços de sua máquina trabalham dessa mesma maneira, você pode checar sua árvore de processo usando comando pstree:
      $ pstree Dessa maneira você tem uma representação bem visual de como está dividida a sua estrutura de processos 😀. Note que todos os processos são filhos do seu Init system (seja ele SystemV, Systemd, etc). Aconselho você explorar o comando pstree para uma visão bem mais detalhada do seu sistema! Outra abordagem é usar o própio comando ps:
      $ ps -ef Rode o comando acima (dependendo da quantidade de processos use um pipe para o less 😉) e com ele teremos uma visão mais detalhada. A coluna PID representa o ID do processo em si e a coluna PPID representa o "Parent Process ID", que nada mais é que o ID do processo pai. Note que o PID 1 é o seu Init System e os seus processos rodam como filho dele!

      Vale notar que o processo Pai do própio init é o PID 0, que é conhecido como "swapper" ou "scheduler", que é o processo responsavel para realização de paging. Paging é o sistema de gerenciamento de memória que salva os dados da RAM em uma memória secundária (HD, SSD e etc) e recupera em formato de páginas (outros PID também são filhos do propio PID 0 como PID 2 que gerencia todas as threads que rodam em Kernel Land(KThread) etc).
       
      Programando Forks
      A syscall fork está na lib  <unistd.h> (Unix Standard library) e tem a seguinte construção:
      #include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t fork(void); Precisamos incluir a lib <sys/types.h> para que seja possivel acessar o tipo pid_t. A função fork não espera nenhum parâmetro para a sua construção e o código abaixo demonstra o quão simples é cria um fork.
      #include <stdio.h> // Acesso a syscall #include <unistd.h> // Acesso ao tipo variavel pid_t #include <sys/types.h> int main(void) { int x; printf("Processo normal...\n"); printf("Forking...\n"); sleep(5); pid_t pid = fork(); x = 40; if (pid == 0) { printf("Eu sou o processo filho meu PID: %d\n", pid); } else { printf("Eu sou o processo pai de %d\n", pid); } sleep(5); return 0; } Compile o código acima da seguinte forma:
      $ gcc -o fork fork.c $ ./fork Note que o código se "divide" a partir da chamada fork e um if  é usado para saber se estamos executando no pai ou no filho, note também que o pai sabe o PID e o filho não.
      Para melhor visualização o código acima roda por 10 segundos (por conta da chamada ao sleep com esse tempo de espera). Abra um outro terminal e rode o comando:
      $ watch -n1 pstree O comando acima vai executar o pstree a cada 1 segundo, desta forma você verá o exato momento da criação do fork.

      Comunicando-se com o processo fork
      Agora imagine que um  processo precisa esperar o seu filho terminar algum trabalho e dependendo do seu sinal o processo pai realiza alguma ação. A comunicação entre o processo pai e o filho se da por signals. O pai pode saber exatamente o estado do seu processo filho usando a syscall wait e waitpid, ambas na lib <sys/wait.h>:
      #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t wait(int *status); pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); A syscall wait espera que ao menos 1 de seus processos filho troque de estado, já a waitpid espera por um processo específico. Como sabemos exatamente qual processo queremos rastrear iremos usar esta call 😀:
      #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> int main(void) { printf("Spliting work...\n"); pid_t pid = fork(); if (!pid) { int a = 0; for(int i = 0; i < 100000000; i++ ) { a += i*2 + 10 *i; } return 9; } int status; int signal; printf("Waiting child finish work...\n"); waitpid(pid, &status, 0); if (WIFEXITED(status)) { signal = WEXITSTATUS(status); printf("Child exited, status = %s\n", strsignal(signal)); } return 1; } Compile o código acima e execute:
      $ gcc -o work work.c $ ./work Spliting work... Waiting child finish work... Child exited, status = Killed Veja que após a chamada de fork nosso processo filho executa várias iterações e realiza um cálculo (um cálculo totalmente randômico) e após isso retorna 9. Este retorno em questão é apenas por motivos educativos (no artigo anterior falamos de sinais e como eles funcionam). O processo pai usa a syscall waitpid para esperar que qualquer signal seja enviada do pid especificado. Após receber um status é verificado se o fork saiu (WIFEXITED) e se sim, pegamos o signal enviado usando WEXITSTATUS(status da saída) e usamos a chamada strsignal(provida pela string.h) para recuperar uma versão em texto do signal. Nesse caso iremos recuperar o signal "KILLED", pois colocamos 9 apenas por razões educativas.
      Normalmente se tudo ocorreu bem colocamos 0 (inclusive é dessa maneira que sua shell avalia se o programa rodou certo).
      $./work && echo "Filho saiu com 0, tudo certo..." || echo "Filho saiu com 1, algo errado..." No caso acima a nossa shell irá criar um fork do nosso work, executar o nosso programa (que por sua vez também executa um fork mas não entra em questão aqui) e se o signal retornado pelo fork for 0 ele imprime uma mensagem, caso contrario ele imprime uma mensagem de erro, dessa maneira você pode orquestrar um shell scripting usando o própio retorno do processo 😉
      Tente mudar o retorno do fork acima e verifique seu status usando funções providas pela <sys/wait.h>. No exemplo acima usamos apenas a call WIFEXITED e WEXITSTATUS, mas existem várias outras.
      Forks são de extrema importância para criação e gerenciamento de processos e iremos usar forks para que seja possível executar o programa que queremos debugar, dessa maneira o software em questão vai ser filho do nosso debugger, o que nós da total controle sobre o mesmo.
      Comentarios são todos bem vindos e todos os códigos usados estão disponíveis no github! 😀

      Links úteis:
          Process Control
          fork
          wait
          Process State
          Fork Bomb - Cuidado com isso
    • Por Candeer
      Olá, neste artigo compartilharei um pouco da minha pesquisa no desenvolvimento de debuggers. No momento estou trabalhando em um protótipo de debugger para Linux, mas nada tão avançado quanto um gdb ou radare (muitas coisas são necessárias para chegar neste nível de maturidade de software).
      O desenvolvimento de debuggers é uma atividade muito interessante, já que, em sua forma mais básica, pode ser resumido em uma série de chamadas de sistema (syscalls) para que seja possível o controle do processo a ser depurado (muitas vezes chamado de debuggee) e de seus recursos, mas não vamos colocar a carroça na frente dos cavalos e vamos em partes.
      Antes de começarmos a discutir detalhes mais específicos acerca da depuração de processos, é necessário um entendimento básico de como os mesmos se comunicam na plataforma que vamos desenvolver o tal debugger, no nosso caso, UNIX-like.
      Inter-process communication (IPC)
      IPC é uma forma que processos podem utilizar para se comunicar dentro de um sistema operacional. Existem diversas maneiras de comunicação: via sinais (signals), sockets, etc, mas para a criação de um debugger é apenas necessário usar sinais para a execução.
      Sinais funcionam como uma notificação que pode ser enviada à um processo específico para avisar que algum evento ocorreu.
      É possível também programar um processo para reagir aos sinais de maneira não padrão. Se você já teve um uso razoável de Linux, você provavelmente já enviou sinais à um processo. Por exemplo, quando você aperta Ctrl+C para interromper a execução de um processo, é enviado um sinal do tipo SIGINT, que nada mais é que uma abreviação para Signal Interruption. Se o processo em questão não está preparado para reagir a este sinal, o mesmo é terminado. Por exemplo, considere o seguinte código:
      #include <stdio.h> int main(void) { while(1) printf("hi\n"); return 0; } Ao compilar e executar o código acima e apertar Ctrl+C, o mesmo encerra como esperado, porém podemos verificar que um SIGINT foi enviado usando a ferramenta ltrace, que além de listar chamadas a bibliotecas também mostra os sinais enviados ao processo:
      $ gcc -o hello hello.c $ ltrace ./hello Rode o comando acima e aperte Ctrl+C para verificar o sinal enviado!
      Programando reações a sinais
      A capacidade de enviar sinais a um processo nos dá a possibilidade de saber o que esta acontecendo com algum processo específico que estejamos depurando.
      Para programar reações a algum tipo de sinal, podemos incluir a biblioteca signal, para que possamos usar a função e estrutura (struct) sigaction:
      struct sigaction { void (*sa_handler)(int); void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); sigset_t sa_mask; int sa_flags; void (*sa_restorer)(void); };  
      int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); A struct sigaction nos permite adicionar handlers (tratadores) para nossos sinais, enviando o endereço de nossa função que realiza algum tipo de ação baseada no sinal enviado para o campo sa_handler(sigaction handler).
      Um handler neste contexto nada mais é que uma função que sempre vai ser chamada quando um dado sinal for enviado, dessa maneira podemos executar alguma ação quando recebermos um sinal.
      Já a função sigaction recebe o número do sinal, porém uma série de macros já são pré-definidas e podemos passar como argumento apenas o nome do sinal, como SIGINT por exemplo. A função recebe também a referência da struct previamente definida (struct sigaction) e, caso precise trocar um handler por outro, também recebe no último argumento (oldact) o handler anterior, para que possa ser feita a troca pelo novo. Como não é o nosso caso, vamos passar NULL neste último argumento.
      O código abaixo simula um uso de handlers de sinais, que imprime uma mensagem quando um sinal é enviado:
      #include <stdio.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> // sleep void simple_handler(int sig) { printf("Hello SIGINT\n"); } int main() { struct sigaction sig_handler = { simple_handler }; sigaction(SIGINT, &sig_handler, NULL); sleep(1000); return 0; } Ao executar o código acima, aperte Ctrl+C e veja que será imprimido a mensagem do nosso handler!
      O manual da signal contém uma tabela com todos os sinais usados por sistemas POSIX.
      Para enviarmos sinais facilmente em sistemas UNIX podemos usar o comando kill:
      $ kill -l O comando acima mostra todos os sinais e seus respectivos números, com isso podemos fazer algo interessante. Por exemplo, rode o código acima em um terminal separado e use o kill para se comunicar com o seu processo, assim:
      $ ps ax | grep simple_signal $ kill -2 <pid> Primeiro buscamos o PID do nosso processo então usamos o kill que espera como primeiro argumento numero do sinal (listado em kill -l) e o segundo o PID do processo alvo.
      Ao enviar o sinal, podemos ver que o nosso código reage aos sinais que foram associados a um handler especifico! Tente criar handlers para vários sinais e teste usando o comando kill. 😃
      Abaixo um código para demonstrar um uso real de um software que escreve dados aleatórios nos arquivos temporários e antes de uma finalização abrupta, é deletado o que foi usado:
      #include <stdio.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> // Log errors void fatal(const char* err_msg) { fprintf(stderr, "Error: %s\n", err_msg); } // Escreve algo random em um arquivo void random_work() { FILE* temp_files = fopen("/tmp/foo", "w"); if (!temp_files) { fatal("Cant open foo!"); } else { fprintf(temp_files, "%s", "Random random random!\n"); fclose(temp_files); } } // Handler para deleta arquivos criados void handler_termination(int sig) { // Verifica se existe usando a function access // Caso existe usa a syscall unlink para remover o arquivo if (access("/tmp/foo", R_OK) < 0) return; unlink("/tmp/foo"); printf("All clean! closing...\n"); } int main() { //struct sigaction que recebe a function handler_termination como valor do seu handler struct sigaction interruption_handler; interruption_handler.sa_handler = handler_termination; // Syscall sigaction que associa o nosso handler para um sinal especifico // O ultimo campo NULL, espera o handler anterior para que posso tornar o novo handler o default sigaction(SIGINT, &interruption_handler, NULL); random_work(); sleep(1000); handler_termination(0); return 0; } Dica: Dê uma olhada na tabela de sinais e crie handlers para o mesmo código acima!
      Para a construção do nosso debugger iremos focar mais no signal SIGTRAP, para que seja possível detectar se o nosso processo sofreu uma "trap" da CPU. Uma trap ocorre quando acontece alguma interrupção síncrona na execução, que faz o processo ficar parado até que o sistema operacional execute alguma ação. Isto será usado para implementar e interpretar breakpoints. Veremos tudo isso com mais detalhes em breve!
      Sinta-se livre para comentar e sugerir correções e melhorias. Até o próximo artigo!
      Links úteis:
      Syscall IPC CERO 11 – Linux Syscalls Syscalls, Kernel mode vs User mode Programação em C
    • Por R3n4to
      Olá,
      Gostaria de sugestões de tema para TCC na área segurança. Segurança da informação me atrai bastante, mas estou muito sem ideia em relação ao tema para TCC. O que vocês podem me sugerir? Com o que dá para fazer um bom trabalho?  Muito obrigado!
       
    • Por Fabiano Furtado
      Pessoal,
      bom dia. Estou estudando algumas técnicas de proteção de binários, me baseando no video do Fernando Mercês do Roadsec 2017 https://www.youtube.com/watch?v=cpU9U0sqzh4
      Mais especificamente, em 27'29", o Fernando mostra como substituir algumas instruções por outras equivalentes, para dificultar a análise do binário.
      Fiz exatamente isso, mas o programa da um Segmentation Fault após a alteração, e eu não tenho idéia do que pode ser. Alguma ajuda?
      Segue o programa exemplo em C que fiz para alterar o JMP:
      #include <stdio.h>
      int main(void) {
        int c = 0;
        c++;
        
        if ( c == 1 ) {
          __asm__("nop");
          __asm__("nop");
          __asm__("nop");
          __asm__("nop");
          goto end;
        }
        do {
          puts("Dentro do while");
          goto end;    
        } while (1);
        puts("antes do Fim");
        
      end:
        puts("Fim");
        
        return 0;
      }
      Compilei ele com: gcc -Wall -m32 -O0 salto.c -o salto
      Seguem as linhas originais:
          11b5:       83 7d f4 01             cmp    DWORD PTR [ebp-0xc],0x1                                                    
          11b9:       75 06                   jne    11c1 <main+0x34>                                                           
          11bb:       90                      nop                                                                               
          11bc:       90                      nop                                                                               
          11bd:       90                      nop                                                                               
          11be:       90                      nop                                                                               
          11bf:       eb 13                   jmp    11d4 <main+0x47>                                                           
          11c1:       83 ec 0c                sub    esp,0xc                                                                    
          11c4:       8d 83 08 e0 ff ff       lea    eax,[ebx-0x1ff8]                                                           
          11ca:       50                      push   eax                                                                        
          11cb:       e8 60 fe ff ff          call   1030 <puts@plt>                                                            
          11d0:       83 c4 10                add    esp,0x10                                                                   
          11d3:       90                      nop                                                                               
          11d4:       83 ec 0c                sub    esp,0xc                                                                    
          11d7:       8d 83 18 e0 ff ff       lea    eax,[ebx-0x1fe8]
      Seguem as linhas alteradas:
          11b9:       75 06                   jne    11c1 <main+0x34>                                                           
          11bb:       68 d4 11 00 00          push   0x11d4                                                                     
          11c0:       c3                      ret                                                                               
          11c1:       83 ec 0c                sub    esp,0xc                                                                    
          11c4:       8d 83 08 e0 ff ff       lea    eax,[ebx-0x1ff8]                                                           
          11ca:       50                      push   eax                                                                        
          11cb:       e8 60 fe ff ff          call   1030 <puts@plt>                                                            
          11d0:       83 c4 10                add    esp,0x10                                                                   
          11d3:       90                      nop                                                                               
          11d4:       83 ec 0c                sub    esp,0xc                                                                    
          11d7:       8d 83 18 e0 ff ff       lea    eax,[ebx-0x1fe8]
      Alguma ajuda?
      Desde já, agradeço.
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