Загрузочные вирусы заражают загрузочный (boot) сектор флоппи-диска и boot-сектор или Master Boot Record (MBR) винчестера. Принцип действия загрузочных вирусов основан на алгоритмах запуска операционной системы при включении или перезагрузке компьютера - после необходимых тестов установленного оборудования (памяти, дисков и т.д.) программа системной загрузки считывает первый физический сектор загрузочного диска (A:, C: или CD-ROM в зависимости от параметров, установленных в BIOS Setup) и передает на него управление.
В случае дискеты или компакт-диска управление получает boot-сектор, который анализирует таблицу параметров диска (BPB - BIOS Parameter Block) высчитывает адреса системных файлов операционной системы, считывает их в память и запускает на выполнение. Системными файлами обычно являются MSDOS.SYS и IO.SYS, либо IBMDOS.COM и IBMBIO.COM, либо других в зависимости от установленной версии DOS, Windows или других операционных систем. Если же на загрузочном диске отсутствуют файлы операционной системы, программа, расположенная в boot-секторе диска выдает сообщение об ошибке и предлагает заменить загрузочный диск.
В случае винчестера управление получает программа, расположенная в MBR винчестера. Эта программа анализирует таблицу разбиения диска (Disk Partition Table), вычисляет адрес активного boot-сектора (обычно этим сектором является boot-сектор диска C:), загружает его в память и передает на него управление. Получив управление, активный boot-сектор винчестера проделывает те же действия, что и boot-сектор дискеты.
При заражении дисков загрузочные вирусы «подставляют» свой код вместо какой-либо программы, получающей управление при загрузке системы. Принцип заражения, таким образом, одинаков во всех описанных выше способах: вирус "заставляет" систему при ее перезапуске считать в память и отдать управление не оригинальному коду загрузчика, но коду вируса.
Заражение дискет производится единственным известным способом — вирус записывает свой код вместо оригинального кода boot-сектора дискеты. Винчестер заражается тремя возможными способами - вирус записывается либо вместо кода MBR, либо вместо кода boot-сектора загрузочного диска (обычно диска C:), либо модифицирует адрес активного boot-сектора в Disk Partition Table, расположенной в MBR винчестера.
При инфицировании диска вирус в большинстве случаев переносит оригинальный boot-сектор (или MBR) в какой-либо другой сектор диска (например, в первый свободный). Если длина вируса больше длины сектора, то в заражаемый сектор помещается первая часть вируса, остальные части размещаются в других секторах (например, в первых свободных).
Незараженный диск
0 1 2 . . . (Номер сектора)
+--------------------- ------------------------------------
|%%%%%| | | | | | | | |
+--------------------- ------------------------------------
|
+-- Boot-сектор или Master Boot Record
Зараженный диск (подмена boot/MBR)
0 1 2 . . .
+--------------------- ------------------------------------
|#####| | | | |%%%%%|#####|#####|#####|
+--------------------- ------------------------------------
| | | | ... |
+-- Начало вируса | +---------------+
| +-- Продолжение вируса
|
+-- Сохраненный Boot-сектор
или Master Boot Record
Зараженный диск (подмена активного boot-cектора в Disk Partition Table)
0 1 2 . . .
+--------------------- ------------------------------
|%%%%#| | | | |#####|#####|#####|
+--------------------- ------------------------------
| ^ | | ... |
+-- Модифицированная -------+ |-----------+
Disk Partition Table +-- Основной код вируса
Существует несколько вариантов размещения на диске первоначального загрузочного сектора и продолжения вируса: в сектора свободных кластеров логического диска, в неиспользуемые или редко используемые системные сектора, в сектора, расположенные за пределами диска.
Если продолжение вируса размещается в секторах, которые принадлежат свободным кластерам диска (при поиске этих секторов вирусу приходится анализировать таблицу размещения файлов - FAT), то, как правило, вирус помечает в FAT эти кластеры как сбойные (так называемые псевдосбойные кластеры). Этот способ используется вирусами «Brain», «Ping-Pong» и некоторыми другими.
В вирусах семейства «Stoned» задествован другой метод. Эти вирусы размещают первоначальный загрузочный сектор в неиспользуемом или редко используемом секторе — в одном из секторов вничестера (если такие есть), расположенных между MBR и первым boot-сектором, а на дискете такой сектор выбирается из последних секторов корневого каталога.
Некоторые вирусы записывают свой код в последние сектора винчестера, поскольку эти сектора используются только тогда, когда винчестер полностью заполнен информацией (что является довольно редким явлением, если учесть размеры современных дисков). Однако такие вирусы приводят к порче файловой системы OS/2, которая в некоторых случаях хранит активный boot-сектора и системные данные как раз в последних секторах винчестера.
Реже используется метод сохранения продолжения вируса за пределами диска. Достигается это двумя способами. Первый сводится к уменьшению размеров логических дисков: вирус вычитает необходимые значения из соответствующих полей BPB boot-сектора и Disk Partition Table винчестера (если заражается винчестер), уменьшает таким образом размер логичесного диска и записывает свой код в «отрезанные» от него сектора.
Второй способ — запись данных за пределами физического разбиения диска. В случае флоппи-дисков вирусу для этого приходится форматировать на диске дополнительный трек (метод нестандартного форматирования), например, 40-й трек на 360K дискете или 80-й трек на 1.2M и 1.4M дискетах. Существуют вирусы, записывающие свой код за пределами доступного пространства винчестера, если, разумеется, это допускается установленным оборудованием (вирус «Hare»).
Конечно, существуют и другие методы размещения вируса на диске, например, вирусы семейства «Azusa» содержат в своем теле стандартный загрузчик MBR и при заражении записываются поверх оригинального MBR без его сохранения.
При заражении большинство вирусов копирует в код своего загрузчика системную информацию, хранящуюся в первоначальном загрузчике (для MBR этой информацией является Disk Partition Table, для Boot-сектора дискет - BIOS Parameter Block). В противном случае система окажется неспособной загрузить себя, поскольку дисковые адреса компонент системы высчитываются на основе этой информации. Такие вирусы довольно лекго удаляются переписыванием заново кода системного загрузчика в boot-секторе и MBR — для этого необходимо загрузиться с незараженной системной дискеты и использовать команды SYS для обезвреживания дискет и логических дисков винчестера или FDISK/MBR для лечения зараденного MBR-сектора.
Однако некоторые 100%-стелс вирусы не сохраняют эту информацию или даже более того — преднамеренно шифруют ее. При обращении системы или других программ к зараженным секторам вирус подставляет их незараженные оригиналы, и загрузка системы происходит без каких-либо сбоев, однако лечение MBR при помощи FDISK/MBR в случае такого вируса приводит к потере информации о разбиении диска (Disk Partition Table). В этом случае диск может быть «оживлен» либо переформатированием с потерей всей информации, либо восстановлением Disk Partition Table «вручную», что требует определенной квалификации.
Следует также отметить тот факт, что загрузочные вирусы очень редко «уживаются» вместе на одном диске — часто они используют одни и те же дисковые сектора для размещения своего кода/данных. В результате код/данные первого вируса оказываются испорченными при заражении вторым вирусом, и система либо зависает при загрузке, либо зацикливается (что также приводит к ее зависанию).
Пользователям новых операционных систем (Novell, Win95, OS/2) загрузочные вирусы также могут доставить неприятности. Несмотря на то, что перечисленные выше системы работают с дисками напрямую (минуя вызовы BIOS), что блокирует вирус и делает невозможным дальнейшее его распространение, код вируса все-таки, хоть и очень редко, получает управление при перезагрузке системы. Поэтому вирус «March6», например, может годами «жить» в MBR сервера и никак не влиять при этом на его (сервера) работу и производительность. Однако при случайной перезагрузке 6-го марта этот вирус полностью уничтожит все данные на диске.
Практически все загрузочные вирусы резидентны. Они внедряются в память компьютера при загрузке с инфицированного диска. При этом системный загрузчик считывает содержимое первого сектора диска, с которого производится загрузка, помещает считанную информацию в память и передает на нее (т.е. на вирус) управление. После этого начинают выполняться инструкции вируса, который:
В дальнейшем загрузочный вирус ведет себя так же, как резидентный файловый: перехватывает обращения операционной системы к дискам и инфицирует их, в зависимости от некоторых условий совершает деструктивные действия или вызывает звуковые или видеоэффекты.
Существуют нерезидентные загрузочные вирусы — при загрузке они заразают MBR винчестера и дискеты, если те присутствуют в дисководах. Затем такие вирусы передают управление оригинальному загрузчику и на работу компьютера более не влияют.