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........................................................................................................................1 1.2 Rootkit的定义 ........................................................................................................................3 1.3 Rootkit的原理 ........................................................................................................................3 1.3.1 计算机系统的抽象.....................................................................................................4 1.3.2 Rootkit设计理念 .......................................................................................................7 1.4 Rootkit的类型及其演化 ........................................................................................................8 1.5 本章小结 ...............................................................................................................................11 第2章 硬件系统 ..................................................................................................................13 2.1 保护模式概述 .......................................................................................................................13 2.2 保护模式执行环境 ...............................................................................................................14 2.3 保护模式CPU特权级 .........................................................................................................18 2.4 保护模式内存分段与分页 ...................................................................................................18 2.5 内存访问控制体系 ...............................................................................................................23 2.6 本章小结 ...............................................................................................................................24 第3章 软件系统 ..................................................................................................................25 3.1 Windows系统的设计原则...................................................................................................25 3.2 Windows系统的体系结构...................................................................................................26 3.3 Windows的分段与分页.......................................................................................................27 3.4 Windows系统服务调用机制...............................................................................................28 3.4.1 中断分发...................................................................................................................30 3.4.2 异常分发...................................................................................................................32 3.4.3 系统服务分发...........................................................................................................33 3.5 本章小结 ...............................................................................................................................35 第4章 Windows内核驱动程序 ...........................................................................................37 4.1 概述 .......................................................................................................................................37 4.2 重要数据结构 .......................................................................................................................41 4.2.1 IRP ............................................................................................................................42 4.2.2 IO堆栈 ....................................................................................................................45 4.2.3 IRP的传递与完成 ...................................................................................................47 4.3 WDM驱动的基本结构 .......................................................................................................48 4.3.1 DriverEntry ...............................................................................................................48 4.3.2 AddDevice.................................................................................................................53 4.3.3 IRP处理例程 ...........................................................................................................54 4.3.4 Unload .......................................................................................................................54 4.3.5 内核驱动程序实例...................................................................................................54 4.4 本章小结 ...............................................................................................................................56 第5章 用户层Rootkit .........................................................................................................57 5.1 用户层Rootkit概述 .............................................................................................................57 5.2 用户层Rootkit技术 .............................................................................................................58 5.2.1 IAT钩子 ...................................................................................................................58 5.2.2 Inline Function钩子 .................................................................................................69 5.2.3 DLL注入 ..................................................................................................................75 5.2.4 DLL劫持 ..................................................................................................................78 5.3 本章小结 ...............................................................................................................................85 第6章 内核层Rootkit .........................................................................................................87 6.1 内核层Rootkit概述 .............................................................................................................87 6.2 内核层Rootkit技术 .............................................................................................................88 6.2.1 系统表格钩子...........................................................................................................89 6.2.2 映像修改.................................................................................................................129 6.2.3 过滤驱动程序.........................................................................................................139 6.2.4 直接内核对象操纵（DKOM） ............................................................................143 6.3 本章小结 .............................................................................................................................145 第7章 底层Rootkit ...........................................................................................................147 7.1 扩展的处理器模式 .............................................................................................................147 7.1.1 系统管理模式.........................................................................................................148 7.1.2 虚拟机技术.............................................................................................................149 7.2 固件 .....................................................................................................................................150 7.2.1 板载BIOS ..............................................................................................................150 7.2.2 扩7 內容試閱： 前 言 社会信息化与网络泛在化已成为全球趋势。无处不在、如影相随的信息网络，极大地改变了人们的生产与生活方式，深刻地影响着社会发展的方方面面。网络和信息技术的加速渗透与深度应用，引发了人们对于网络空间安全的担忧。2014年成立的中央网络安全和信息化领导小组，标志着网络空间安全问题已提升为国家战略。 近年来，网络攻击者（黑客）利用日益增强的网络依赖性和不断涌现的软件漏洞，通过隐匿恶意软件远程渗透、潜伏并控制目标网络系统，悄无声息地窃取敏感信息、实施网络犯罪并伺机发起网络攻击，获取政治、经济和军事利益，已造成了严重的网络安全威胁。 网络犯罪的趋利化，促使网络攻击者不断革新网络攻击理念，创新网络攻击方式，竭力占据网络攻防的技术优势。隐遁攻击（Evasion Attacks）就是在此背景下出现并迅速发展起来的一种恶意网络攻击新形态，具有极大的破坏力。所谓隐遁攻击，是指一种利用隐遁技术，通过伪装或修饰网络攻击痕迹，以规避、阻碍信息安全系统检测与取证的恶意网络攻击。攻击者对已被渗透的目标网络系统发动的隐遁攻击，犹如隐形战机在雷达未能有效探测的情况下发起的攻击，如入无人之境，令人束手无策，安全威胁极大。 在各类隐遁攻击方式中，Rootkit隐遁攻击无疑最具威胁性，它钩挂系统服务，调用、篡改系统内核数据，寓攻击于无形之中，来无影去无踪，攻击威力极大。所谓Rootkit隐遁攻击，是指借助尖端的Rootkit技术来隐匿自身及其攻击痕迹，从而阻碍、规避取证分析的一种新型恶意网络攻击。其威胁性主要体现在两个方面：①通过钩挂系统服务调用以更改指令执行路径，致使传统的网络安全防御工具难以检测取证；②通过篡改系统内核数据，使其毫无察觉地潜伏于目标系统中多年，而用户对此却一无所知。 此类攻击案例不胜枚举，例如，2010年著名的黑客大会（Black Hat）上，Barnaby Jack 利用Rootkit隐遁技术，使ATM机狂吐现金，震撼全场；2012年波及全球的Flame攻击，造成多数国家机密资料失窃，攻击力极强；2013年震惊世界的美国棱镜计划，隐秘渗透目标系统并植入恶意软件，实施暗中监控、窃取政情军情，并发起定向隐遁攻击，危害极大；2016年乌克兰电网攻击事件，黑客利用隐遁攻击致使30座变电站停运，造成超过23万名居民陷入无电可用的困境。这些网络攻击案例表明，黑客早已利用顶尖的Rootkit隐遁技术，通过先期渗透并潜伏于目标网络系统中，窃取敏感信息、实施网络犯罪、发起悄无声息且破坏力巨大的隐遁攻击，已成为一种非常严重的网络安全威胁。 更为严重的是，为了规避、阻碍传统的磁盘文件系统取证分析，Rootkit隐遁攻击已开始采用驻留内存、伪装内存等反取证对抗措施，造成无证可取、取得伪证等后果。主要体现在两个方面：①驻留内存的Rootkit隐遁攻击。此类攻击表现为：无磁盘文件，Rootkit全部在内存中加载运行，目标机器关机后，实施攻击的文件映像自我删除、自动消失，致使无证可取。②伪装内存的Rootkit隐遁攻击。此类攻击表现为：即使有磁盘文件，但其在内存中运行后便实施内存视图伪装，以蒙混欺骗相关实时检测取证工具，致使取得伪证。因此，作为一种隐遁网络攻防的有力武器，Rootkit及其防御技术已成为信息安全领域研究者所共同关注的热点。从Rootkit隐遁攻击的发展趋势来看，对Rootkit隐遁攻击进行深入研究与分析，已是大势所趋、势在必行。 然而，目前国内几乎没有关于Rootkit隐遁攻击及其防范全面系统的论述，也几乎没有一部专门阐述Rootkit隐遁攻击技术及防范的著作。在这种背景下，为了促成国内网络空间安全技术的研究，重视Rootkit隐遁攻击的理论指导作用和实践应用效用，笔者结合自己多年来在网络安全、恶意代码取证及免疫计算等领域的研究与体会，特编撰拙著，以期抛砖引玉。 本书全面翔实地介绍了Rootkit的起源、定义、演化发展、检测与取证分析，系统研究并总结了Rootkit隐遁攻击技术的内在机理，包括硬件系统基础、软件系统基础，以及Windows内核驱动程序设计等。并在此基础上，深入研究探讨了Rootkit隐遁攻击技术的不同类型与应用场景，包括用户层Rootkit、内核层Rootkit和底层Rootkit等。然后，从防御的角度探究了Rootkit隐遁攻击的检测与取证分析方法。因此，本书所涉主题有矛有盾、攻防兼备。从矛的方面来说，Rootkit隐遁攻击技术的研究，为网络空间进攻武器研发提供了研究思路；从盾的角度来说，Rootkit防御技术的研究，为检测取证防御产品的研制提供了参考与借鉴。 全书分为9章。第1章为Rootkit概述，介绍了Rootkit的起源、定义和演化发展等；第2章讨论了Rootkit的硬件系统基础，介绍了保护模式及其执行环境、CPU特权级、内存分段与分页，以及内存访问控制体系等；第3章讨论了Rootkit的软件系统基础，包括Windows设计原则、体系结构、分段与分页，以及系统服务调用机制等；第4章从程序设计的角度阐述了Windows内核驱动程序设计及相关概念、原理，为Rootkit设计开发提供支撑；第5章讨论了用户层Rootkit原理及相关技术实现；第6章介绍了内核层Rootkit原理及相关技术实现；第7章讨论了底层Rootkit的相关原理；第8章探讨了Rootkit防御技术，包括Rootkit检测与取证分析方法，并结合笔者的工作提出了一些新的思路与观点；第9章为本书的结论部分，展望了Rootkit未来的发展方向与趋势。 本书的研究与撰写工作获得了国家自然科学基金（编号：61262077、61462025）、国家留学基金委、海南省重点研发计划项目（编号： ZDFY2016013）和海南师范大学学术专著出版基金等研究项目的资助。 本书从各种论文、书刊、期刊及网络中引用了大量资料，有的已在参考文献中列出，有的无法查证，在此谨向所有作者表示衷心的感谢！此外，衷心感谢美国Sam Houston State University的Qingzhong Liu博士，在笔者于2013―2014年在该校作访问学者期间，在生活和科研上给予了很大的支持与帮助！真诚感谢四川大学计算机学院的李涛教授的栽培与教诲！感谢海南师范大学信息学院的罗自强博士、曹均阔博士、刘晓文博士、何书前博士的支持与帮助！ 作 者 2016年9月

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