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1 第 40 卷 Vol.40 第 4 期 No.4 计 算 机 工 程 Computer Engineering 2014 年 4 月 April 2014 云 计 算 专 题 摘 基 于 云 计 算 的 恶 意 程 序 检 测 平 台 设 计 与 实 现 韩 奕 1,2, 姜 建 国 2, 仇 新 梁 2, 马 新 建 2, 赵 双 (1. 北 京 交 通 大 学 计 算 机 与 信 息 技 术 学 院, 北 京 ;2. 中 国 科 学 院 信 息 工 程 研 究 所, 北 京 ) 要 : 针 对 当 前 恶 意 程 序 种 类 繁 多 分 析 工 作 量 大 的 问 题, 利 用 VMware vsphere 虚 拟 化 技 术, 设 计 并 实 现 云 环 境 下 的 恶 意 程 序 自 动 检 测 平 台 该 平 台 通 过 轮 询 机 制 获 得 服 务 器 虚 拟 机 资 源 的 负 载 情 况, 将 收 集 的 可 疑 样 本 分 类 预 处 理, 调 用 相 应 的 服 务 器 资 源 进 行 检 测, 可 为 用 户 终 端 节 点 提 供 多 样 化 的 虚 拟 环 境, 实 现 恶 意 程 序 文 件 注 册 表 进 程 以 及 网 络 4 类 主 机 行 为 的 自 动 分 析, 并 自 动 生 成 分 析 报 告 在 真 实 样 本 上 的 实 验 结 果 表 明, 与 金 山 火 眼 Threat Expert 平 台 相 比, 该 平 台 能 够 更 准 确 地 反 映 恶 意 程 序 的 特 点 及 危 害 性 关 键 词 :VMware vsphere 技 术 ; 恶 意 代 码 ; 自 动 分 析 ; 行 为 特 征 ; 虚 拟 机 ; 检 测 Design and Implementation of Malware Detection Platform Based on Cloud Computing HAN Yi 1,2, JIANG Jian-guo 2, QIU Xin-liang 2, MA Xin-jian 2, ZHAO Shuang 2 (1. School of Computer and Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing , China; 2. Institute of Information Engineering, China Academy of Sciences, Beijing , China) Abstract Aiming at the problem of wide range of malware and large analysis workload, in this paper, with the use of VMware vsphere virtualization technology, an automatic malware detection system upon the cloud platform is designed and implemented. This platform adopts polling mechanism to monitor the load of virtual machines in servers, conducts preprocessing of collected suspicious samples according to their type and tests the samples using correspond server resources. It can offer users a variety of virtual environment, automatic analysis malware s four host behavior of files, registry, processes and network, provides online analysis report, and effectively responses to the problem of wide range of malicious programs, eliminates the analyzing workload, improves the efficiency of analysis. Experimental result on real samples shows that this platform can provide more precise character and threat information of analyzed samples compared with Jinshan Fireeye and Threat Expert platform. Key words VMware vsphere technology; malicious code; automatic analysis; behavioral characteristics; virtual machine; detection DOI: /j.issn 文 章 编 号 : (2014) 文 献 标 识 码 :A 2 中 图 分 类 号 :TP317 1 概 述 在 现 代 医 学 中, 化 验 样 本 的 分 析 已 经 从 配 置 试 剂 显 微 镜 评 估 等 低 效 率 高 人 力 的 传 统 手 段 过 渡 到 将 化 验 样 本 放 入 自 动 分 析 仪 即 可 打 印 输 出 化 验 报 告 的 时 代 和 医 学 科 研 一 样, 计 算 机 恶 意 程 序 行 为 自 动 分 析 产 生 的 最 初 动 机, 也 是 提 高 分 析 效 率, 模 拟 专 业 人 员 对 可 疑 文 件 进 行 分 析 检 测 可 疑 文 件 常 用 的 方 法 有 3 种 : (1) 通 过 杀 毒 软 件 对 目 标 文 件 执 行 扫 描 最 常 见 的 方 法, 但 实 际 扫 描 结 果 不 能 准 确 判 定 该 可 疑 文 件 具 有 哪 些 恶 意 行 为 (2) 使 用 IDA OllySafe 等 工 具, 通 过 脱 壳 反 汇 编 手 段 静 态 分 析 代 码, 这 种 方 法 需 要 分 析 人 员 具 备 较 高 程 序 语 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( ) 言 基 础, 完 全 依 赖 人 工 实 施, 周 期 较 长, 且 当 面 临 大 规 模 恶 意 程 序 爆 发 时, 不 能 够 及 时 有 效 地 采 取 措 施, 另 外, 通 常 情 况 下 人 们 只 能 得 到 程 序 的 可 执 行 文 件, 对 于 源 码 未 知 且 多 态 变 种 的 可 疑 文 件 更 显 得 无 能 为 力 (3) 不 具 备 逆 向 分 析 能 力 的 用 户, 会 使 用 一 些 安 全 公 司 提 供 的 公 开 Web 版 沙 箱 系 统, 沙 箱 (Sandbox) [1] 技 术 为 一 些 来 源 不 可 信 具 备 破 坏 力 或 无 法 判 定 恶 意 程 序 意 图 的 程 序 提 供 实 验 环 境, 一 些 比 较 常 用 的 Web 沙 箱 系 统 如 Norman Sandbox [2] Anubis [3] Joebox [4] 等 为 大 众 所 熟 知, 但 是 由 于 版 权 商 业 利 益 等 原 因, 各 个 沙 箱 系 统 对 公 司 外 部 的 普 通 用 户 只 提 供 Web 接 口, 用 户 必 须 通 过 特 定 网 页 上 传 待 分 析 文 件, 并 等 待 几 到 几 十 分 钟 才 能 以 网 页 链 接 或 邮 件 的 方 式 作 者 简 介 : 韩 奕 (1988-), 女, 硕 士 研 究 生, 主 研 方 向 : 云 计 算, 恶 意 代 码 检 测 ; 姜 建 国, 研 究 员 博 士 生 导 师 ; 仇 新 梁, 高 级 工 程 师 ; 马 新 建, 博 士 研 究 生 ; 赵 双, 助 理 工 程 师 收 稿 日 期 : 修 回 日 期 : jiaojiao1024@163.com
2 第 40 卷 第 4 期 韩 奕, 姜 建 国, 仇 新 梁, 等 : 基 于 云 计 算 的 恶 意 程 序 检 测 平 台 设 计 与 实 现 27 得 到 分 析 结 果 这 种 方 式 对 于 偶 尔 上 传 几 个 文 件 的 普 通 用 户 而 言 尚 可 接 受, 但 如 果 用 它 来 批 量 分 析 大 量 恶 意 程 序, 等 待 时 间 和 分 析 报 告 的 格 式 等 限 制 因 素 都 会 给 研 究 工 作 带 来 诸 多 不 便 云 计 算 [5] (Cloud Computing) 是 一 种 新 的 计 算 模 式, 它 通 过 虚 拟 化 技 术 将 物 理 资 源 虚 拟 化, 使 之 成 为 可 管 理 的 逻 辑 资 源, 方 便 用 户 通 过 网 络 按 需 使 用 其 显 著 优 势 有 : 按 需 服 务, 高 宽 带 网 络 接 口, 共 享 资 源 池, 快 速 可 伸 缩 性 和 服 务 可 测 量 等 虚 拟 化 技 术 的 成 熟 也 使 得 云 计 算 成 为 恶 意 程 序 检 测 技 术 变 革 的 推 动 力 如 果 把 虚 拟 环 境 整 合 成 一 个 具 有 强 大 计 算 能 力 的 平 台, 再 将 这 种 强 大 计 算 能 力 分 布 到 互 联 网 终 端 用 户 手 中, 一 方 面 能 够 惠 及 更 多 的 用 户, 另 一 方 面 也 可 以 提 高 恶 意 程 序 检 测 分 析 效 率, 对 当 前 信 息 安 全 防 护 具 有 重 要 意 义 本 文 提 出 一 种 基 于 云 计 算 的 恶 意 程 序 检 测 平 台 架 构, 并 给 出 其 关 键 技 术 的 实 现 方 法 该 架 构 具 有 用 户 在 线 上 传 的 功 能, 能 自 动 分 析 可 疑 文 件 进 ( 线 ) 程 注 册 表 文 件 网 络 这 4 类 主 机 行 为, 并 生 成 综 合 分 析 报 告 2 基 础 平 台 架 构 设 计 2.1 VMware vshpere 介 绍 VMware vsphere [6] 基 础 架 构 服 务 是 可 以 将 离 散 的 硬 件 资 源 转 换 为 大 型 机 式 的 共 享 计 算 平 台, 并 且 能 够 接 近 本 机 的 性 能 运 行 要 求 最 为 苛 刻 的 应 用 程 序,VMware vsphere 的 组 件 主 要 包 括 : (1)VMware ESXi VMware ESXi 提 供 一 个 虚 拟 化 层, 该 层 可 将 物 理 主 机 的 处 理 器 内 存 存 储 器 及 网 络 资 源 抽 象 化 为 多 台 虚 拟 机 (2)vCenter Server vcenter Server 运 行 于 Windows 服 务 器 之 上, 可 集 中 管 理 VMware EXS/ESXi 主 机, 并 提 供 基 本 的 数 据 中 心 服 务, 如 访 问 控 制 性 能 监 控 和 配 置 其 实 现 原 理 是 根 据 系 统 管 理 员 设 定 的 策 略, 管 理 主 机 的 虚 拟 机 分 配, 以 及 给 定 主 机 内 虚 拟 机 的 资 源 分 配 (3)vSphere Client vsphere Client 安 装 在 Windows 平 台 上, 是 与 VMware vsphere 进 行 交 互 的 主 要 方 式, 提 供 创 建 管 理 和 监 控 虚 拟 机 及 其 资 源 和 主 机 的 主 界 面 vsphere Client 可 用 作 虚 拟 机 的 操 作 控 制 台 以 及 VMware Center Server 系 统 的 管 理 界 面 vsphere Client 包 括 供 管 理 员 和 控 制 台 用 户 使 用 的 文 档 本 文 所 设 计 的 检 测 平 台 包 括 用 户 端 服 务 端 2 个 部 分, 如 图 1 所 示 服 务 端 采 用 VMware vsphere5 作 为 基 础 架 构, ESXi 安 装 以 后, 通 过 vsphere Client 创 建 WinXP Win7 等 虚 拟 机 资 源 池 资 源 池 在 VMware vshpere 中 是 一 种 层 次 结 构 相 对 独 立 的 虚 拟 机 聚 合 资 源, 每 个 资 源 池 可 以 根 据 计 算 容 量 的 大 小 创 建 多 个 虚 拟 机 服 务 端 用 户 端 vshpere Client vcenter Server 互 联 网 用 户 图 1 集 群 恶 意 程 序 评 估 报 告 恶 意 程 序 检 测 平 台 示 意 图 虚 拟 机 主 机 用 户 将 可 疑 文 件 或 者 恶 意 程 序 样 本 通 过 互 联 网 上 传 至 服 务 端, 由 服 务 端 根 据 用 户 所 选 检 测 环 境, 将 待 检 测 文 件 传 送 至 对 应 的 虚 拟 机 资 源 池 ; 再 将 待 检 测 文 件 投 入 虚 拟 机, 调 用 系 统 控 制 模 块 执 行 检 测, 分 析 并 记 录 其 在 虚 拟 环 境 下 的 行 为 ; 最 后 将 恶 意 行 为 记 录 以 报 告 形 式 反 馈 回 用 户 当 系 统 面 临 多 用 户 上 传 批 量 检 测 等 情 况 时,vCenter 会 先 扫 描 资 源 池 内 所 有 虚 拟 机 的 运 行 状 态, 判 断 是 否 有 足 够 的 虚 拟 机, 根 据 待 检 测 样 本 与 可 用 虚 拟 机 数 量 的 情 况 动 态 分 配 调 用 虚 拟 机, 满 足 大 量 和 复 杂 的 恶 意 程 序 分 析 需 求, 服 务 端 虚 拟 资 源 结 构 如 图 2 所 示 图 2 检 测 平 台 虚 拟 资 源 结 构 2.2 平 台 检 测 流 程 恶 意 程 序 检 测 平 台 为 了 使 待 检 测 样 本 在 服 务 端 分 配 虚 拟 机 的 过 程 得 到 合 理 调 度, 防 止 多 个 虚 拟 机 对 同 一 样 本 重 复 分 析 产 生 冗 余 信 息, 就 需 要 在 设 计 程 序 过 程 采 用 状 态 标 记 的 方 式 加 以 识 别 (1) 恶 意 程 序 上 传 后, 数 据 库 会 增 加 新 的 样 本 记 录, 此 时 系 统 会 自 动 填 写 文 件 状 态 标 识 位, 初 始 为 0, 记 为 未 检 测 状 态 (2) 系 统 对 数 据 库 中 所 有 文 件 循 环 扫 描, 若 判 断 某 文 件 标 识 位 为 0, 即 将 该 样 本 上 传 至 服 务 端, 调 用 资 源 池 可 用 虚 拟 机, 运 行 行 为 监 控 模 块 对 其 检 测 分 析, 同 时 将 文 件 状 态 改 为 2, 记 为 检 测 中 (3) 检 测 过 程 的 实 现 借 助 于 虚 拟 机 层 行 为 监 控 网 络 流 量 捕 获 和 行 为 监 控 控 制 3 个 模 块, 记 录 目 标 程 序 在 运 行 过 程 中 文 件 进 程 注 册 表 网 络 4 类 主 机 行 为
3 28 计 算 机 工 程 2014 年 4 月 15 日 (4) 将 程 序 在 虚 拟 机 中 产 生 的 行 为 数 据 写 入 数 据 库, 待 检 测 结 束 后 更 新 文 件 状 态 标 识 位 为 1, 并 生 成 综 合 性 分 析 报 告 恶 意 程 序 检 测 流 程 如 图 3 所 示 开 始 连 接 数 据 库 读 取 文 件 上 传 记 录 获 取 上 传 文 件 的 路 径 列 表 列 表 为 空 拷 贝 样 本 到 临 时 目 录 获 取 空 闲 虚 拟 机 列 表 列 表 为 空 选 定 虚 拟 机 恢 复 快 照 拷 贝 样 本 到 虚 拟 机 执 行 检 测 并 记 录 行 为 将 行 为 数 据 写 入 数 据 库 结 束 图 3 否 否 3 关 键 技 术 与 实 现 是 是 等 待 5 s 等 待 5 s 恶 意 程 序 检 测 流 程 3.1 虚 拟 机 层 实 现 虚 拟 机 层 通 过 pysphere [7] 实 现,pysphere 是 一 种 python 与 vsphere Web SDK 接 口 的 API 函 数 库, 对 虚 拟 机 的 操 作 主 要 以 脚 本 或 者 编 程 方 式 实 现, 方 便 程 序 员 编 写 程 序 自 动 控 制 虚 拟 机 本 文 利 用 pysphere 实 现 虚 拟 机 电 源 管 理 镜 像 恢 复 传 送 文 件 启 动 程 序 等 操 作, 这 也 是 实 现 恶 意 程 序 自 动 分 析 的 基 础, 脚 本 语 言 对 虚 拟 机 主 要 进 行 以 下 控 制 操 作 : cret") (1) 建 立 服 务 器 连 接 数 据 层 虚 拟 机 层 控 制 层 >>>server.connect(" 该 命 令 用 于 寻 找 服 务 器 地 址, 发 起 连 接 请 求, 并 与 服 务 器 建 立 连 接 (2) 获 取 虚 拟 机 列 表 >>>vmlist=server.get_registered_vms(resource_pool='windows XP', status='poweredon') 该 命 令 能 够 获 得 数 据 中 心 已 注 册 的 虚 拟 机 列 表, pool 参 数 指 虚 拟 机 所 在 的 资 源 池, 根 据 参 数 resource_pool 和 status 筛 出 所 需 资 源 池, 调 用 空 闲 状 态 的 虚 拟 机 (3) 电 源 控 制 >>>vml.power_on() >>>vml.reset() >>>vml.suspend() #since pysphere >>>vml.power_off() 上 述 操 作 实 现 虚 拟 机 电 源 状 态 的 控 制, 包 括 虚 拟 机 的 开 启 重 新 启 动 挂 起 关 闭 等 (4) 恢 复 镜 像 >>>vml.revert_to_snapshot() >>>vml.revert_to_named_snapshot( base ) >>>vml.revert_to_path( /base/updated ) 在 正 常 情 况 下, 该 命 令 以 快 照 的 形 式 启 动 虚 拟 机 虚 拟 机 快 照 是 VMware vshpere 提 供 的 一 个 功 能, 可 以 跳 过 操 作 系 统 的 启 动 过 程, 直 接 加 载 预 先 保 存 的 操 作 系 统 状 态, 缩 短 整 个 加 载 时 间 此 外, 每 次 检 测 结 束 后 也 无 需 对 环 境 进 行 清 理, 因 为 每 次 分 析 都 会 重 新 加 载 同 一 个 干 净 的 系 统 状 态, 这 两 点 无 疑 大 大 提 高 了 行 为 检 测 效 率 (5) 传 送 文 件 >>>get_file(guest_path, local_path, overwrite=false) 该 命 令 用 于 从 guest_path 目 录 下 载 文 件 到 本 地 local_ path 中, 其 中, 参 数 guest_path 指 虚 拟 机 文 件 的 绝 对 路 径 >>>send file(local path, guest path, overwrite=false) 该 命 令 用 于 从 物 理 机 中 把 所 需 文 件 传 送 至 虚 拟 机 指 定 目 录, 其 中 local_path 参 数 指 文 件 在 物 理 机 中 的 路 径, guest_path 参 数 指 虚 拟 机 中 的 路 径 (6) 虚 拟 机 进 程 操 作, 执 行 检 测 >>>start_process(program_path, args=none, env=none, cwd= None) 该 命 令 用 于 开 启 虚 拟 机 中 的 进 程, 并 返 回 当 前 进 程 的 PID 其 中, cwd 参 数 指 进 程 所 在 工 作 目 录 的 绝 对 路 径 3.2 数 据 层 实 现 数 据 层 以 虚 拟 机 传 出 的 监 控 记 录 为 数 据 输 入, 本 文 构 造 多 个 数 据 表 存 储 恶 意 程 序 的 主 机 行 为, 以 实 现 检 测 结 果 按 行 为 操 作 对 象 二 次 分 类, 表 结 构 如 图 4 所 示 其 中,time_ stamp 为 行 为 发 生 时 间 ;src 为 发 起 行 为 的 进 程 ;dst 为 该 行 为 的 对 象 ;md5 作 为 恶 意 程 序 名 字 的 唯 一 标 识, 通 过 唯 一 标 识 即 可 汇 总 该 恶 意 程 序 相 关 行 为, 而 后 生 成 检 测 报 告
4 第 40 卷 第 4 期 韩 奕, 姜 建 国, 仇 新 梁, 等 : 基 于 云 计 算 的 恶 意 程 序 检 测 平 台 设 计 与 实 现 29 图 4 MySQL 数 据 表 此 外, 在 分 析 的 过 程 中, 还 需 要 对 行 为 的 发 起 者 进 行 过 滤 由 于 监 控 日 志 里 的 初 始 数 据 包 括 虚 拟 机 客 户 中 所 有 进 程 的 行 为, 需 要 过 滤 关 注 的 恶 意 程 序 及 其 衍 生 的 行 为 3.3 控 制 层 实 现 控 制 层 是 整 个 检 测 平 台 的 核 心 部 分, 控 制 层 各 个 模 块 及 其 关 键 技 术 如 表 1 所 示 表 1 系 统 各 模 块 所 使 用 的 关 键 技 术 模 块 关 键 技 术 监 控 控 制 模 块 Windows 驱 动 和 驱 动 调 用 网 络 流 量 捕 获 模 块 Winpcap 数 据 分 析 模 块 正 则 表 达 式 对 表 1 中 的 关 键 技 术 具 体 描 述 如 下 : (1)Windows 驱 动 和 驱 动 调 用 操 作 系 统 的 总 体 设 计 是 基 于 分 层 设 计 思 路 的, 每 层 由 若 干 组 件 构 成, 它 依 赖 于 上 层 组 件 向 下 层 组 件 的 调 用 [8] 每 层 组 件 有 固 定 的 接 口, 靠 近 底 层 的 组 件 有 更 高 的 权 限, 靠 近 上 层 的 组 件 将 任 务 转 化 为 对 底 层 组 件 的 调 用 应 用 程 序 属 于 操 作 系 统 上 层 组 件, 要 使 驱 动 程 序 工 作, 必 须 先 使 用 Windows API 的 CreateService 函 数 对 其 进 行 加 载 以 创 建 一 个 服 务, 然 后 再 使 用 StartService 函 数 来 启 动 该 服 务 同 样, 要 停 止 驱 动 程 序 工 作 时, 先 用 OpenService 函 数 打 开 服 务, 再 使 用 ControlService 函 数 停 止 该 服 务 本 文 在 虚 拟 机 内 部 部 署 了 一 个 应 用 层 的 监 控 控 制 程 序, 用 于 启 动 监 控 和 运 行 待 测 文 件, 它 是 利 用 上 述 这 些 方 法 实 现 监 控 控 制 模 块 的 调 用 (2)Winpcap 技 术 Winpcap [9] 是 一 个 基 于 Windows 平 台 用 于 捕 获 网 络 数 据 包 并 进 行 分 析 的 开 源 库, 包 括 核 心 过 滤 器 底 层 的 动 态 链 接 库 (packet.dll) 和 一 个 高 层 的 不 依 赖 于 系 统 的 库 (wpcap.dll), 前 者 提 供 底 层 API, 伴 随 着 独 立 于 Microsoft 操 作 系 统 的 编 程 接 口, 这 些 API 可 以 直 接 用 来 访 问 驱 动 的 函 数 ; 后 者 导 出 了 一 组 更 强 大 的 与 libpcap 一 致 的 高 层 抓 包 函 数 库 (capture primitives) Winpcap 独 立 于 主 机 协 议 ( 如 TCP-IP) 发 送 和 接 收 原 始 数 据 包, 也 就 是 说,Winpcap 不 能 阻 塞 过 滤 或 控 制 其 他 应 用 程 序 数 据 包 的 发 收, 它 仅 仅 是 监 听 共 享 网 络 上 传 送 的 数 据 包, 以 一 种 与 网 络 硬 件 和 操 作 系 统 无 关 的 方 式 进 行 本 文 在 虚 拟 机 内 部 部 署 了 基 于 wpcap.dll 的 应 用 程 序, 用 于 捕 获 待 测 文 件 运 行 时 所 产 生 的 网 络 流 量, 进 而 为 僵 尸 网 络 特 征 提 取 和 下 载 行 为 特 征 提 取 提 供 数 据 源 (3) 正 则 表 达 式 正 则 表 达 式 通 常 被 称 为 一 个 模 式 [10] (pattern), 用 来 描 述 或 者 匹 配 一 系 列 符 合 某 个 句 法 规 则 的 字 符 串, 如 利 用 正 则 表 达 式 对 数 据 包 进 行 匹 配 和 信 息 提 取 本 文 利 用 正 则 表 达 式 以 及 其 他 字 符 串 处 理 方 法 实 现 了 数 据 分 析 模 块, 用 于 对 监 控 模 块 生 成 的 监 控 日 志 以 及 网 络 流 量 捕 获 模 块 生 成 的 dump 文 件 进 行 数 据 过 滤 和 提 取, 从 而 在 繁 杂 的 数 据 中 提 取 相 关 信 息 4 实 验 与 结 果 分 析 4.1 实 验 目 的 实 验 目 的 主 要 展 现 恶 意 程 序 检 测 虚 拟 平 台 的 实 用 性, 检 测 报 告 能 全 面 直 观 地 重 现 恶 意 行 为, 另 外, 还 要 体 现 对 多 样 本 检 测 时 系 统 的 分 析 效 率 4.2 实 验 环 境 实 验 环 境 具 体 如 下 : (1) 主 机 平 台 配 置 1) 硬 件 平 台 :CPU 为 Intel Xeon E GHz; 主 存 为 MB; 2) 宿 主 机 操 作 系 统 :ESXi-5.1.0; 3) 虚 拟 机 操 作 系 统 :Microsoft Windows XP (2) 网 络 拓 扑 为 满 足 恶 意 程 序 可 能 的 网 络 需 求, 增 设 30 台 虚 拟 机, 构 建 一 个 内 部 局 域 网 环 境, 网 内 IP 设 置 范 围 为 ~ , 测 试 主 机 安 装 恶 意 代 码 检 测 程 序, 整 个 网 络 环 境 拓 扑 结 构 如 图 5 所 示 图 5 测 试 网 络 环 境 拓 扑 4.3 实 验 内 容 按 照 恶 意 程 序 检 测 虚 拟 平 台 的 设 计 目 的, 实 验 采 用 来 自 于 实 验 室 部 署 的 密 网 捕 获 到 的 恶 意 程 序 样 本 其 中, 功 能 性 测 试 采 用 的 样 本 Worm.Viking( 威 金 ) [11], 威 金 属 蠕 虫 类 病 毒, 能 够 将 自 身 复 制 到 系 统 文 件 夹 %windows% 下, 文 件 名 为 rundle32.exe, 具 有 释 放 病 毒 文 件 修 改 注 册 表 等 恶 意 行 为 以 达 到 随 机 启 动 开 启 端 口 终 止 杀 毒 软 件 等 恶 意 行 为, 且 经 360 安 全 卫 士 扫 描 并 确 认 是 恶 意 程 序 测 试 采 用
5 30 计 算 机 工 程 2014 年 4 月 15 日 MD5 对 恶 意 程 序 的 命 名 来 标 识 本 次 测 试 的 样 本 (1) 功 能 测 试 1) 总 体 信 息 测 试 样 本 :viki0000.exe; MD5 值 :febd2 583e768f8812d1cf0d4e805565f; 文 件 大 小 :85 KB 2) 运 行 检 测 3) 进 程 行 为 行 为 描 述 : 创 建 进 程 Logo1_.exe--->C:\WINDOWS\system32\net.exe cmd.exe--->c:\febd2583e.exe 行 为 描 述 : 注 入 线 程 Logo1_.exe--->net.exe cmd.exe--->febd2583e.exe 4) 文 件 行 为 行 为 描 述 : 创 建 文 件 System--->C:\monitorlog.log Logo1_.exe--->D:\_desktop.ini Logo1_.exe--->C:\WINDOWS\vDll.dll 行 为 描 述 : 覆 盖 文 件 rundll32.exe, 但 病 毒 文 件 与 系 统 文 件 的 区 别 是 文 件 名 中 间 的 数 字 1 和 字 母 l 再 次, 释 放 病 毒 文 件 _desktop.ini 和 vdll.dll 其 中, _desktop.ini 是 病 毒 配 置 文 件, 这 个 文 件 是 当 威 金 病 毒 成 功 感 染 一 个 磁 盘 分 区 目 录 下 所 有.exe 执 行 程 序 后 才 被 创 建 的, 每 个 驱 动 目 录 下 各 存 在 一 个, 它 不 属 于 程 序, 只 是 配 置 文 件, 用 于 记 录 病 毒 是 否 在 今 天 访 问 过 该 文 件 夹 目 录 ; vdll.dll 是 病 毒 的 动 态 链 接 库 文 件, 病 毒 运 行 后 会 将 vdll.dll 插 入 到 系 统 进 程 中, 例 如 explorer.exe 或 者 iexplore.exe 进 程, 用 于 检 查 网 络 是 否 可 用, 便 于 下 载 木 马 程 序 由 于 威 金 病 毒 的 不 断 变 种, 这 个.dll 文 件 的 名 称 并 不 单 一, 各 种 不 同 的 变 种 名 称 也 不 同, 如 dll.dll vdll.dll 等 之 后 修 改 开 机 自 动 启 动 项, 以 达 到 随 机 启 动 的 目 的 同 时 还 会 发 送 ICMP 探 测 数 据, 尝 试 判 断 网 络 状 态 是 否 可 用, 当 用 户 联 网 后, 病 毒 会 打 开 端 口 连 接 黑 客 服 务 器, 下 载 木 马 程 序 感 染 结 束 以 后, 执 行 自 删 除 操 作 以 便 躲 过 用 户 追 查 恶 意 程 序 行 为 过 程 如 图 6 所 示 Logo1_.exe--->C:\WINDOWS\rundl132.exe 行 为 描 述 : 删 除 文 件 cmd.exe--->c:\febd2583e.exe 5) 注 册 表 行 为 ( 部 分 ) 行 为 描 述 : 设 置 注 册 表 键 值 Logo1_.exe--->\REGISTRY\USER \S \Software\Microsoft\WindowsNT\CurrentVersion \Windows\load ["C:\WINDOWS\rundl132.exe"] Logo1_.exe--->\REGISTRY\MACHINE\SOFTWARE \Soft\DownloadWWW\auto ["1"] 6) 网 络 行 为 行 为 描 述 :ARP( 部 分 ) Who has ? Tell is at e04 Who has ? Tell Who has ? Tell 行 为 描 述 :ICMP Ping(request) > Ping(reply) > ) 行 为 分 析 威 金 病 毒 样 本 入 侵 用 户 电 脑 后, 首 先 运 行 Logo1_.exe 程 序, 全 盘 搜 索.exe 执 行 程 序 并 感 染, 感 染 后 文 件 突 变 全 变 成 了.exe 执 行 程 序 缺 省 时 的 图 标 其 次, 将 自 身 复 制 到 C 盘 WINDOWS 系 统 文 件 夹 目 录 下, 然 后 将 其 命 名 成 rundl132.exe, 该 操 作 意 图 将 自 身 伪 装 成 系 统 程 序 图 6 恶 意 程 序 行 为 过 程 综 上, 本 文 所 搭 建 的 恶 意 代 码 检 测 平 台 能 够 较 全 面 地 捕 获 恶 意 代 码 在 运 行 过 程 中 所 发 生 的 危 险 行 为 (2) 性 能 测 试 实 验 室 所 捕 获 的 恶 意 程 序 有 上 千 万 个, 由 于 时 间 限 制, 无 法 将 全 部 恶 意 程 序 样 本 逐 一 进 行 测 试, 因 此 本 文 从 中 随 机 抽 取 了 100 个 样 本 进 行 分 析 测 试 使 用 恶 意 代 码 自 动 分 析 系 统 对 上 述 恶 意 样 本 进 行 批 量 分 析, 测 试 结 果 如 表 2 所 示 可 以 看 出, 有 3 个 样 本 不 能 提 供 正 常 的 分 析 报 告, 经 手 工 分 析 查 看 发 现, 它 们 因 为 条 件 执 行 需 要 与 操 纵 者 实 施 交 互, 或 者 虚 拟 机 内 存 耗 尽, 导 致 自 动 分 析 无 法 正 常 工 作 表 2 恶 意 程 序 样 本 分 析 结 果 测 试 结 果 数 量 比 例 /% 分 析 成 功 分 析 失 败 3 3 将 本 文 平 台 与 金 山 火 眼 ( 和 Threat Expert( 款 在 线 沙 箱 检 测 平 台 对 比 检 测 粒 度 检 测 样 本 为 d08fc93 1c2c5eeaf6e9819d39c82b0125d.exe, 检 测 结 果 如 表 3 所 示
6 第 40 卷 第 4 期 韩 奕, 姜 建 国, 仇 新 梁, 等 : 基 于 云 计 算 的 恶 意 程 序 检 测 平 台 设 计 与 实 现 31 表 3 3 种 平 台 的 检 测 结 果 比 较 检 测 事 件 数 金 山 火 眼 Threat Expert 本 文 平 台 文 件 行 为 注 册 表 行 为 7 Many 11 进 程 行 为 网 络 行 为 注 : 表 中 Many 表 示 粒 度 太 细 导 致 检 测 结 果 中 的 事 件 数 过 多 在 本 文 所 述 系 统 流 程 中, 程 序 行 为 监 控 时 间 是 可 控 的, 监 控 时 间 过 短 会 导 致 监 控 信 息 不 全, 执 行 时 间 过 长 会 降 低 系 统 的 运 行 效 率 经 过 实 验 调 试, 将 监 控 时 间 定 为 30 s 是 对 监 控 信 息 量 和 运 行 效 率 进 行 折 中 的 较 优 方 案 实 验 结 果 证 明, 本 文 的 恶 意 代 码 自 动 分 析 平 台 能 够 较 好 地 检 测 分 析 待 测 程 序 的 主 机 行 为 和 网 络 行 为 对 行 为 敏 感 度 较 高, 能 够 较 全 面 地 提 取 程 序 的 特 征 行 为 (Threat Expert 公 司 几 乎 枚 举 了 恶 意 代 码 所 有 注 册 表 行 为, 没 有 对 恶 意 程 序 关 键 行 为 进 行 过 滤 ) 5 结 束 语 本 文 构 建 的 恶 意 程 序 检 测 基 础 平 台, 可 用 于 互 联 网 用 户 上 传 检 测 可 疑 文 件, 同 时 能 满 足 对 大 量 恶 意 程 序 检 测 分 析 的 需 求, 提 高 检 测 效 率 通 过 动 态 检 测 恶 意 程 序 的 行 为, 可 掌 握 恶 意 程 序 可 能 进 行 的 破 坏 活 动, 为 主 机 恢 复 损 失 评 估 提 供 详 细 信 息 但 由 于 恶 意 代 码 实 际 分 析 的 过 程 较 为 复 杂, 往 往 与 运 行 环 境 操 纵 者 交 互 紧 密 相 关, 或 者 由 于 样 本 与 僵 尸 网 络 插 件 分 离 等 原 因, 导 致 恶 意 程 序 不 能 正 常 运 行 ; 此 外, 随 着 恶 意 代 码 反 检 测 技 术 的 发 展 和 应 用, 一 些 对 抗 虚 拟 机 的 技 术 程 序 休 眠 潜 伏 周 期 长 等 诸 多 原 因 也 会 导 致 无 法 在 检 测 平 台 观 察 到 恶 意 样 本 的 正 常 行 为, 因 此, 对 恶 意 代 码 的 分 析 还 需 要 进 一 步 改 进 及 研 究 下 一 步 工 作 将 对 恶 意 程 序 威 胁 度 评 估 做 深 入 研 究, 降 低 系 统 使 用 门 槛, 提 高 行 为 分 析 报 告 可 读 性, 一 方 面 准 确 判 别 被 检 测 程 序 的 恶 意 性, 减 少 误 报 率 和 漏 报 率 ; 另 一 方 面 合 理 评 价 恶 意 程 序 的 危 害 程 度, 以 便 有 针 对 性 地 做 好 安 全 响 应, 采 取 有 效 对 抗 或 清 除 恶 意 程 序 的 措 施 参 考 文 献 [1] 维 基 百 科. 沙 箱 [EB/OL]. [ ]. org/w/index.php?title=%e6%b2%99%e7%9b%92&variant= zh-cn. [2] Norman Co.. Norman Sandbox Whitepaper[EB/OL]. [ ]. Norman_SandBox.pdf. [3] Willems C, Holz T, Freiling F. Toward Automated Dynamic Malware Analysis Using CWSandbox[J]. IEEE Security and Privacy, 2007, 5(2): [4] Joebox Team. Joebox: A Secure Sandbox Application for Windows to Analyse the Behaviour of Malware[EB/OL]. [ ]. [5] 陈 康, 郑 纬 民. 云 计 算 : 系 统 实 例 与 研 究 现 状 [J]. 软 件 学 报, 2009, 20(5): [6] VMware Inc.. vsphere 说 明 [EB/OL]. [ ]. pubs.vmware.com/vsphere-51/index.jsp. [7] Google Inc.. vsphere SDK for python 说 明 [EB/OL]. [ ]. [8] 张 帆, 石 彩 成. Windows 驱 动 开 发 技 术 详 解 [M]. 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社, [9] WinPcap Team. WinPcap: The Windows Packet Capture Library[EB/OL]. [ ]. [10] 谭 玉 玲. 基 于 正 则 表 达 式 的 数 据 处 理 应 用 [J]. 武 汉 理 工 大 学 学 报, 2010, 32(2): [11] 百 度 百 科. 威 金 [EB/OL]. [ ]. com/view/ htm. 编 辑 金 胡 考 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ( 上 接 第 25 页 ) [16] Ostermann S, Iosup A, Yigitbasi N, et al. A Performance Analysis of EC2 Cloud Computing Services for Scientific Computing[J]. Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering, 2010, 34(4): [17] Amazon Inc.. Amazon S3[EB/OL]. [ ]. amazon.com/cn/s3/. [18] Amazon Inc.. SimpleDB[EB/OL]. [ ]. amazon.com/cn/simpledb/. Wiley, [20] Sood S K. A Combined Approach to Ensure Data Security in Cloud Computing[J]. Journal of Network and Computer Applications, 2012, 35(6): [21] Cai Jianping, Qiao Liping. Research and Application of the Floating License Management Strategy[C]//Proc. of International Conference on Information Science and Engineering. Nanjing, China: [s. n.], 2009: [22] 王 全 国, 任 晨 光. 软 件 狗 加 密 技 术 透 视 [M]. 北 京 : 清 华 大 [19] Krutz R L, Vines R D. Cloud Security: A Comprehensive Guide to Secure Cloud Computing[M]. Indianapolis, USA: 学 出 版 社, 编 辑 金 胡 考
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