Под термином "резидентность" (DOS'овский термин TSR - Terminate and Stay Resident) понимается способность вирусов оставлять свои копии в системной памяти, перехватывать некоторые события (например, обращения к файлам или дискам) и вызывать при этом процедуры заражения обнаруженных объектов (файлов и секторов). Таким образом, резидентные вирусы активны не только в момент работы зараженной программы, но и после того, как программа закончила свою работу. Резидентные копии таких вирусов остаются жизнеспособными вплоть до очередной перезагрузки, даже если на диске уничтожены все зараженные файлы. Часто от таких вирусов невозможно избавиться восстановлением всек копий файлов с дистрибутивных дисков или backup-копий. Резидентная копия вируса остается активной и заражает вновь создаваемые файлы. То же верно и для загрузочных вирусов — форматирование диска при наличии в памяти резидентного вируса не всегда вылечивает диск, поскольку многие резидентные вирусы заражает диск повторно после того, как он отформатирован.
Нерезидентные вирусы, напротив, активны довольно непродолжительное время — только в момент запуска зараженной программы. Для своего распространения они ищут на диске незараженные файлы и записываются в них. После того, как код вируса передает управление программе-носителю, влияние вируса на работу операционной системы сводится к нулю вплоть до очередного запуска какой-либо зараженной программы. Поэтому файлы, зараженные нерезидентными вирусами значительно проще удалить с диска и при этом не позволить вирусу заразить их повторно.
DOS предусматривает два легальных способа создания резидентных модулей: драйверами, указываемыми в CONFIG.SYS, и при помощи функции KEEP (INT 21h, AH=31h или INT 27h). Многие файловые вирусы для маскировки своего распространения используют другой способ - обработку системных областей, управляющих распределением памяти (MCB). Они выделяют для себя свободный участок памяти (включая UMB), помечают его как занятый и переписывают туда свою копию. Некоторые вирусы внедряют свои TSR-копии в свободные участки памяти в таблице векторов прерываний, в видео-память, в рабочие области DOS, в память, отведенную под системные буферы и в HMA-память. Подробнее эти способы описаны в разделе Обнаружение резидентного вируса.
После выделения блока памяти вирус копирует в него своей код и переопределяет одно или несколько прерываний, необходимых ему для поиска заражаемых файлов, для выполнения деструктивных действий или звуковых и видеоэффектов.
При инфицировании файлов нерезидентные и некоторые резидентные вирусы ищут на диске (дисках) эти файлы при помощи функций DOS FindFirst и FindNext (INT 21h, AH=11h,12h,4Eh,4Fh). Резидентные вирусы используют более широкий список функций DOS, при обращении к которым происходит заражение файла. Фактически в этом списке присутствуют все функции, по значениям входных или выходных параметров которых можно определить имя файла, к которому идет обращение (к таким параметрам относятся значения соответствующих регистров или областей памяти). В результате к "вирусоопасным" функциям прерывания 21h относятся функции выполнения (EXEC, AX=4B00), загрузки в память (AH=4Bh), поиска (FindFirst и FindNext, AH=11h,12h,4Eh,4Fh) создания (Create, AH=3Ch), открытия (Open, AH=3Dh), закрытия (Close, AH=3Eh), изменения атрибутов (ChMode, AH=43h), переименования (Rename, AH=56h), и некоторые другие функции работы с файлами.
Известны несколько способов проверки резидентным вирусом наличия своей копии в памяти компьютера. Первый заключается в том, что вирус вводит новую функцию некоторого прерывания, действие которой заключается в возврате значения "я здесь". При старте вирус обращается к ней, и если возвращенное значение совпадает со значением "я здесь", значит память компьютера уже заражена и повторное заражение не производится. При проверке вторым способом вирус записывает значение "я здесь" в какую-либо редко используемую область памяти - в таблице векторов прерываний или в области данных BIOS (0040:00??). При последующих стартах зараженных программ вирус проверяет это значение и не вызывает процедуру заражения памяти. Существуют, конечно же и другие способы, например, некоторые вирусы просто сканирует память компьютера.
Некоторые резидентные файловые вирусы (как правило, вирусы, созданные при помощи конструкторов типа VCL и PS-MPC) определяют свою TSR-копию некорректно и копируют себя в оперативную память при каждом запуске зараженного файла. Естественно, что в этом случае компьютер либо сразу зависает, либо через некоторое время перестает выполнять программы по причине нехватки свободной памяти.
Подявляющее большинство резидентных загрузочных вирусов для выделения системной памяти для своей резидентной копии использует один и тот же прием: они уменьшают объем DOS-памяти (слово по адресу 0040:0013) и копируют свой код в "отрезанный" блок памяти. Объем DOS-памяти обычно уменьшается на единицу (один килобайт) в случае коротких загрузочных вирусов, код которых занимает один сектор дискового пространства (512 байт). Вторая половина килобайта используется такими вирусами как буфер чтения/записи при заражении дисков. Если же размер вируса больше одного килобайта или он использует нестандартные методы заражения, требующие большего объема буфера чтения/записи, объем памяти уменьшается на несколько килобайт (среди известных вирусов максимальное значение у вируса RDA.Fighter - 30K).
В дальнейшем некоторые вирусы "ждут" загрузки DOS и восстанавливают первоначальное значение объема системной памяти - в результате они оказываются расположенными не за пределами DOS, а как отдельный блок DOS-памяти. Некоторые загрузочные вирусы вообще не используют и не изменяют значение объема системной памяти. Они копируют себя в какую-либо область памяти, неиспользуемую вплоть до загрузки DOS, ждут загрузки DOS и затем инсталлируют свой код в системе всеми возможными в DOS способами.
Такими вирусами используются несколько способов перехвата момента загрузки DOS. Наиболее "популятный" способ - проверка значения INT 21h (прерывание DOS-функций). Если это значение изменилось, вирусы считают, что инсталляция DOS завершена. Проверка значения INT 21h проводится при вызовах INT 8, 1Ch (прерывания таймера, для этого вирусы помимо прерываний обращения к дискам перехватывают также прерывания таймера) или при вызовах INT 13h. Менее популярный способ - проверка данных, считываемых с диска (для этого требуется только перехват INT 13h). Если буффер чтения содержит заголовок EXE-файла, вирусы считают, что загрузка DOS завершена, поскольку в память для выполнения загружается EXE-файл.
Для того, чтобы перехватить обращения к дискам, большинство загрузочных вирусов перехватывают INT 13h - основное прерывание для работы с дисками. Реже используется перехват INT 40h - прерывание для работы с флоппи-дисками. Еще реже используются различные экзотические способы перехвата прерываний BIOS и DOS, возникающих при работе с дискетами.
В случае перехвата INT 13h/40h вирусы обрабатывают команды чтения/записи секторов (AH=2,3), проверяют диск на зараженность и записывают в его загрузочный сектор или MBR винчестера свой код. Реже перехватываются другие команды - от команды Reset Disk (AH=0) вплоть до команд "длинного" чтения/записи (AH=0Ah,0Bh).
Большая часть загрузочных вирусов не проверяет системную память на наличие своей уже установленной TSR-копии - они либо используют стелс-приемы и повторный запуск кода вируса невозможен, либо ориентируются на то, что кода вируса загружается однократно в момент загрузки DOS - после этого коды загрузочных секторов дисков больше не выполняются ни при каких условиях. Часть вирусов проверяют наличие своей копии - для этого используются либо специальные вызовы INT 13h с каким-либо нестандартным значением, либо помечается какой-либо заведомо неиспользуемый байт (или слово) в таблице векторов прерываний или в области данных BIOS (0040:00??). Существуют, конечно же, и другие способы детектирования своей TSR-копии.
Для того, чтобы оставить выполняемый код в памяти Windows, существует три способа, причем все три способа (за исключением Windows NT) уже применялись различными вирусами.
Самый простой способ - зарегистрировать программу как одно из приложений, работающих в данный момент. Для этого программа регистрирует свою задачу, окно которой может быть скрытым, регистрирует свой обработчик системных событий и т.д. Второй способ - выделить блок системной памяти при помощи DPMI-вызовов и скопировать в него свой код (вирус h33r). Третий способ — остаться резидентно как VxD-драйвер (Wnidows 3.xx и Windows95) или как драйвер Windows NT.
Перехват обращений к файлам производится одним из двух способов - либо перехватываются вызовы INT 21h (Hook_V86_Int_Chain, Get/Set_V86_Int_Vector, Get/Set_PM_Int_Vector), либо перехватывается системный вызов API. Затем резидентные Windows-вирусы действуют примерно также, как и DOS-вирусы: перехватывают обращения к файлам и заражают их.
Для обнаружения уже присутствующей в памяти резидентной копии используются примерно те же способы, что описаны выше, за исключением VxD-вирусов. Известные VxD-вирусы загружаются в память при загрузке Windows. Для этого они записывают команду запуска в файл конфигурации Windows SYSTEM.INI. Если в этом файле уже есть команда запуска вирусного VxD-файла, то вирус не производит повторной регистрации своего VxD-файла.
Большинство макро-вирусов можно считать резидентными, поскольку они присутствуют в области системных макросов в течение всего времени работы редактора. Они так же как резидентные загрузочные и файловые вирусы перехватывают системные события и используют их для своего размножения. К подобным событиям относятся различные системные вызовы, возникающие при работе с документами Word и таблицами Excel (открытие, закрытие, создание, печать и т.д.), вызов пункта меню, нажатие на какую-либо клавишу или достижение какого-либо момента времени. Для перехвата событий макро-вирусы переопределяют один или несколько системных макросов или функций.
При заражении некоторые макро-вирусы проверяют наличие своей копии в заражаемом объекте и повторно себя не копируют. Другие макро-вирусы не делают этого и переписывают свой код при каждом заражении. Если при этом в заражаемом файле или области системных макросов уже определен макрос, имя которого совпадает с макросом вируса, то такой макрос оказывается уничтоженным.
Стелс-вирусы теми или иными способами скрывают факт своего присутствия в системе. Известны стелс-вирусы всех типов, за исключением Windows-вирусов — загрузочные вирусы, файловые DOS-вирусы и даже макро-вирусы. Появление стелс-вирусов, заражающих файлы Windows, является скорее всего делом времени.
Загрузочные стелс-вирусы для скрытия своего кода используют два основных способа. Первый из них заключается в том, что вирус перехватывает команды чтения зараженного сектора (INT 13h) и подставляет вместо него незараженный оригинал. Этот способ делает вирус невидимым для любой DOS-программы, включая антивирусы, неспособные "лечить" оперативную память компьютера. Возможен перехват команд чтения секторов на уровне более низком, чем INT 13h.
Второй способ направлен против антивирусов, поддерживающих команды прямого чтения секторов через порты контроллера диска. Такие вирусы при запуске любой программы (включая антивирус) восстанавливают зараженные сектора, а после окончания ее работы снова заражают диск. Поскольку для этого вирусу приходится перехватывать запуск и окончание работы программ, то он должен перехватывать также DOS-прерывание INT 21h.
С некоторыми оговорками стелс-вирусами можно назвать вирусы, которые вносят минимальные изменения в заражаемый сектор (например, при заражении MBR правят только активный адрес загрузочного сектора - изменению подлежат только 3 байта), либо маскируются под код стандартного загрузчика.
Большинcтво файловых стелс вирусов использует те же приемы, что приведены выше: они либо перехватывают DOS-вызовы обращения к файлам (INT 21h) либо временно лечат файл при его открытии и заражают при закрытии. Также как и для загрузочных вирусов, существуют файловые вирусы, использующие для своих стелс-функций перехват прерываний более низкого уровня - вызовы драйверов DOS, INT 25h и даже INT 13h.
Полноценные файловые стелс-вирусы, использующие первый способ скрытия своего кода, в большинстве своем достаточно громоздки, поскольку им приходиться перехватывать большое количество DOS-функций работы с файлами: открытие/закрытие, чтение/запись, поиск, запуск, переименование и т.д., причем необходимо поддерживать оба варианта некоторых вызовов (FCB/ASCII), а после появления Windows95/NT им стало необходимо также обрабатывать третий вариант - функции работы с длинными именами файлов.
Некоторые вирусы используют часть функций полноценного стелс-вируса. Чаще всего они перехватывают функции DOS FindFirst и FindNext (INT 21h, AH=11h, 12h, 4Eh, 4Fh) и "уменьшают" размер зараженных файлов. Такой вирус невозможно определить по изменению размеров файлов, если, конечно, он резидентно находится в памяти. Программы, которые не используют указанные функции DOS (например, "Нортоновские утилиты"), а напрямую используют содержимое секторов, хранящих каталог, показывают правильную длину зараженных файлов.
Реализация стелс-алгоритмов в макро-вирусах является, наверное, наиболее простой задачей - достаточно всего лишь запретить вызов меню File/Templates или Tools/Macro. Достигается это либо удалением этих пунктов меню из списка, либо их подменой на макросы FileTemplates и ToolsMacro.
Частично стелс-вирусами можно назвать небольшую группу макро-вирусов, которые хранят свой основной код не в самом макросе, а в других областях документа - в его переменных или в Auto-text.
К полиморфик-вирусам относятся те из них, детектирование которых невозможно (или крайне затруднительно) осуществить при помощи так называемых вирусных масок - участков постоянного кода, специфичных для конкретного вируса. Достигается это двумя основными способами - шифрованием основного кода вируса с непостоянным ключем и случаным набором команд расшифровщика или изменением самого выполняемого кода вируса. Существуют также другие, достаточно экзотические примеры полиморфизва - DOS-вирус "Bomber", например, не зашифрован, однако последовательность команд, которая передает управление коду вируса, является полностью полиморфной.
Полиморфизм различной степени сложности встречается в вирусах всех типов - от загрузочных и файловых DOS-вирусов до Windows-вирусов и даже макро-вирусов.
Простейшим примером частично полиморфного расшифровщика является следующий набор команд, в результате применения которого ни один байт кода самого вируса и его расшифровщика не является постоянным при заражении различных файлов:
MOV reg_1, count ;
reg_1, reg_2, reg_3 выбираются из
MOV reg_2, key ;
AX,BX,CX,DX,SI,DI,BP
MOV reg_3, _offset ;
count, key, _offset также могут меняться
_LOOP:
xxx byte ptr [reg_3], reg_2 ;
xor, add или sub
DEC reg_1
Jxx _loop ; ja или jnc
; дальше следуют зашифрованные код и данные вируса
Более сложные полиморфик-вирусы используют значительно более сложные алгоритмы для генерации кода своих расшифровщиков: приведенные выше инструкции (или их эквиваленты) переставляются местами от заражения к заражению, разбавляются ничего не меняющими командами типа NOP, STI, CLI, STC, CLC, DEC неиспользуемый регистр, XCHG неиспользуемые регистры и т.д.
Полноценные же полиморфик-вирусы используют еще более сложные алгоритмы, в результате работы которых в расшифровщике вируса могут встретиться операции SUB, ADD, XOR, ROR, ROL и другие в произвольном количестве и порядке. Загрузка и изменение ключей и других параметров шифровки производится также произвольным набором операций, в котором могут встретиться практически все инструкции процессора Intel (ADD, SUB, TEST, XOR, OR, SHR, SHL, ROR, MOV, XCHG, JNZ, PUSH, POP ...) со всеми возможными режимами адресации. Появляются также полиморфик-вирусы, расшифровщик которых использует инструкции вплоть до Intel386, а летом 1997 года обнаружен 32-битный полиморфик-вирус, заражающий EXE-файлы Windows95.
В результате в начале файла, зараженного подобным вирусом, идет набор бессмысленных на первый взгляд инструкций, причем некоторые комбинации, которые вполне работоспособны, не берутся фирменными дизассемблерами (например, сочетание CS:CS: или CS:NOP). И среди этой "каши" из команд и данных изредка проскальзывают MOV, XOR, LOOP, JMP - инструкции, которые действительно являются "рабочими".
Существует деление полиморфик-вирусов на уровни в зависимости от сложности кода, который встречается в расшифровщиках этих вирусов. Такое деление впервые предложил д-р. Алан Соломон, через некоторое время Весселин Бончев расширил его.
Уровень 1: вирусы, которые имеют некоторый набор расшифровщиков с постоянным кодом и при заражении выбирают один из них. Такие вирусы являются "полу-полиморфиками" и носят также название "олигоморфик" (oligomorphic). Примеры: "Cheeba", "Slovakia", "Whale".
Уровень 2: расшифровщик вируса содержит одну или несколько постоянных инструкций, основная же его часть непостоянна.
Уровень 3: расшифровщик содержит неиспользуемые инструкции - "мусор" типа NOP, CLI, STI и т.д.
Уровень 4: в расшифровщике используются взаимозаменяемые инструкции и изменение порядка следование (перемешивание) инструкций. Алгоритм расшифрования при этом не изменяется.
Уровень 5: используются все перечисленные выше приемы, алгоритм расшифрования непостоянен, возможно повторное шифрование кода вируса и даже частичное шифрование самого кода расшифровщика.
Уровень 6: permutating-вирусы. Изменению подлежит основной код вируса - он делится на блоки, которые при заражении переставляются в произвольном порядке. Вирус при этом остается работоспособным. Подобные вирусы могут быть незашифрованы.
Приведенное выше деление не свободно от недостатков, поскольку производится по единственному критерию - возможность детектировать вирус по коду расшифровщика при помощи стандартного приема вирусных масок:
Уровень 1: для детектирования вируса достаточно
иметь несколько масок
Уровень 2: детектирование по маске
с использованием "wildcards"
Уровень 3: детектирование по маске
после удаления инструкций-"мусора"
Уровень 4: маска содержит несколько вариантов
возможного кода, т.е.
становится алгоритмической
Уровень 5: невозможность детектирования вируса по маске
Недостаточность такого деления продемонстрирована в вирусе 3-го уровня полиморфичности, который так и называется - "Level3". Этот вирус, являясь одним из наиболее сложных полиморфик-вирусов, по приведенному выше делению попадает в Уровень 3, поскольку имеет постоянный алгоритм расшафровки, перед которым стоит большое количество команд-"мусора". Однако в этом вирусе алгоритм генерирования "мусора" доведен до совершенства: в коде расшифровщика могут встретиться практически все инструкции процессора i8086.
Если произвести деление на уровни с точки зрения антивирусов, использующих системы автоматической расшифровки кода вируса (эмуляторы), то деление на уровни будет зависеть от сложности эмуляции кода вируса. Возможно детектирование вируса и другими приемами, например, расшифровка при помощи элементарных математических законов и т.д.
Поэтому мне кажется более объективным деление, в котором помимо критерия вирусных масок участвуют и другие параметры.
Мне не хотелось бы излагать эти пункты подробнее, поскольку в результате это однозначно подтолкнет вирусописателей к созданию подобного рода монстров.
Наиболее часто подобный способ полиморфизма используется макро-вирусами, которые при создании своих новых копий случайным образом меняют имена своих переменных, вставляют пустые строки или меняют свой код каким-либо иным способом. Таким образом алгоритм работы вируса остается без изменений, но код вируса практически полностью меняется от заражения к заражению.
Реже этот способ применяется сложными загрузочными вирусами. Такие вирусы внедряют в загрузочные сектора лишь достаточно короткую процедуру, которая считывает и диска основной код вируса и передает на него управление. Код этой процедуры выбирается из нескольких различных вариантов (которые также могут быть разбавлены "пустыми" командами), команды переставляются между собой и т.д.
Еще реже этот прием встречается у файловых вирусов - ведь им приходится полностью менять свой код, а для этого требуются достаточно сложные алгоритмы. На сегодняшний день известны всего два таких вируса, один из которых ("Ply") случайным образом перемещает свои команды по своему телу и заменяет их на команды JMP или CALL. Другой вирус ("TMC") использует более сложный способ - каждый раз при заражении вирус меняет местами блоки своего кода и данных, вставляет "мусор", в своих ассемблерных инструкциях устанавлявает новые значения оффсетов на данные, меняет константы и т.д. В результате, хотя вирус и не шифрует свой код, он является полиморфик-вирусом - в коде не присутствует постоянного набора команд. Более того, при создании своих новых копий вирус меняет свою длину.