killvxk 对勒索软件加密例程进行逆向工程
概述
现代勒索软件使用混合加密方案，将对称算法（AES-256-CBC/CTR、ChaCha20、Salsa20）用于文件加密，将非对称算法（RSA-2048/4096、Curve25519）用于密钥保护。加密例程通常为每个文件生成一个随机对称密钥，加密文件内容，然后用攻击者内嵌的公钥加密对称密钥。对这些例程进行逆向工程，可以识别具体算法、密钥派生方法、初始化向量（IV）、文件定向模式，以及可能在不支付赎金的情况下实现解密的实现缺陷。典型案例包括 Rhysida（AES-256-CTR + RSA-4096）、Qilin.B（带 AES-NI 的 AES-256-CTR 或 ChaCha20 回退）和 Medusa（AES-256 + RSA）。
前置条件
- IDA Pro 或 Ghidra，用于静态反汇编
- x64dbg/WinDbg，用于动态调试
- Python 3.9+，安装
pycryptodome、pefile - 理解 AES、RSA、ChaCha20、Curve25519 算法
- 了解 Windows CryptoAPI 和 CNG（BCrypt）函数
- 用于安全执行的沙箱环境
核心概念
混合加密模型
勒索软件为每个文件生成唯一的 AES 密钥和 IV。文件内容使用该对称密钥加密。对称密钥再用攻击者的 RSA 公钥（内嵌于二进制文件中或从 C2 获取）加密。加密后的密钥追加或前置到加密后的文件中。只有持有 RSA 私钥的攻击者才能解密每个文件的对称密钥。
密码学 API 识别
Windows 勒索软件通常使用 CryptoAPI（CryptAcquireContext、CryptGenKey、CryptEncrypt）或 CNG（BCryptGenerateSymmetricKey、BCryptEncrypt）。部分使用 OpenSSL 或自定义实现。识别这些 API 调用可立即获取算法、密钥大小和操作模式的信息。
实现缺陷
解密机会来自：硬编码加密密钥、密钥生成使用弱伪随机数生成器（PRNG）（以 GetTickCount 或 time() 为种子）、跨文件复用 IV、使用 ECB 模式、加密后密钥仍留在内存中，以及在加密过程中可捕获密钥的竞争条件。
实践步骤
步骤 1：识别密码学函数
#!/usr/bin/env python3
"""识别勒索软件 PE 文件中的密码学函数。"""
import pefile
import sys
CRYPTO_APIS = {
# Windows CryptoAPI
"CryptAcquireContextA": "CryptoAPI 上下文获取",
"CryptAcquireContextW": "CryptoAPI 上下文获取",
"CryptGenKey": "密钥生成",
"CryptDeriveKey": "密钥派生",
"CryptEncrypt": "加密操作",
"CryptDecrypt": "解密操作",
"CryptImportKey": "密钥导入（公钥？）",
"CryptExportKey": "密钥导出",
"CryptGenRandom": "随机数生成",
"CryptCreateHash": "哈希创建",
"CryptHashData": "哈希操作",
# Windows CNG（BCrypt）
"BCryptOpenAlgorithmProvider": "CNG 算法初始化",
"BCryptGenerateSymmetricKey": "CNG 对称密钥生成",
"BCryptEncrypt": "CNG 加密",
"BCryptDecrypt": "CNG 解密",
"BCryptGenerateKeyPair": "CNG 密钥对生成",
"BCryptImportKeyPair": "CNG 密钥导入",
# OpenSSL
"EVP_EncryptInit_ex": "OpenSSL 加密初始化",
"EVP_EncryptUpdate": "OpenSSL 加密更新",
"EVP_EncryptFinal_ex": "OpenSSL 加密完成",
"RSA_public_encrypt": "OpenSSL RSA 加密",
"AES_set_encrypt_key": "OpenSSL AES 密钥设置",
# 文件操作
"CreateFileW": "文件打开（目标文件）",
"ReadFile": "文件读取（加密前）",
"WriteFile": "文件写入（加密后）",
"FindFirstFileW": "文件枚举（目标定向）",
"FindNextFileW": "文件枚举",
"MoveFileW": "文件重命名（扩展名更改）",
"DeleteFileW": "文件删除（原始文件）",
}
AES_SBOX = bytes([
0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5,
0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,
])
CHACHA20_CONSTANT = b"expand 32-byte k"
def analyze_imports(filepath):
"""分析 PE 导入表中的密码学 API。"""
try:
pe = pefile.PE(filepath)
except pefile.PEFormatError:
print("[-] 非有效 PE 文件")
return
print("[+] 密码学 API 分析")
print("=" * 60)
crypto_imports = []
if hasattr(pe, 'DIRECTORY_ENTRY_IMPORT'):
for entry in pe.DIRECTORY_ENTRY_IMPORT:
dll = entry.dll.decode('utf-8', errors='replace')
for imp in entry.imports:
if imp.name:
name = imp.name.decode('utf-8', errors='replace')
if name in CRYPTO_APIS:
desc = CRYPTO_APIS[name]
crypto_imports.append((dll, name, desc))
print(f" [{dll}] {name}: {desc}")
if not crypto_imports:
print(" 导入表中未发现已知密码学 API")
print(" 恶意软件可能使用自定义实现或动态加载")
return crypto_imports
def find_crypto_constants(filepath):
"""搜索内嵌的密码学常量。"""
with open(filepath, 'rb') as f:
data = f.read()
print("\n[+] 密码学常量搜索")
print("=" * 60)
# AES S-Box
offset = data.find(AES_SBOX)
if offset != -1:
print(f" AES S-Box 位于偏移量 0x{offset:x}")
# ChaCha20/Salsa20 常量
offset = data.find(CHACHA20_CONSTANT)
if offset != -1:
print(f" ChaCha20 常量位于偏移量 0x{offset:x}")
# RSA 公钥标记
rsa_markers = [
b'-----BEGIN PUBLIC KEY-----',
b'-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----',
b'\x30\x82', # ASN.1 SEQUENCE
]
for marker in rsa_markers:
offset = data.find(marker)
if offset != -1:
print(f" RSA 密钥标记位于偏移量 0x{offset:x}")
# 常见勒索软件文件扩展名模式
import re
ext_pattern = re.compile(rb'\.\w{3,10}(?=\x00)', re.IGNORECASE)
extensions = set()
for match in ext_pattern.finditer(data):
ext = match.group().decode('ascii', errors='replace').lower()
target_exts = [
'.doc', '.docx', '.xls', '.xlsx', '.pdf', '.ppt',
'.jpg', '.png', '.sql', '.mdb', '.bak', '.zip',
]
if ext in target_exts:
extensions.add(ext)
if extensions:
print(f"\n 目标文件扩展名: {', '.join(sorted(extensions))}")
if __name__ == "__main__":
if len(sys.argv) < 2:
print(f"用法: {sys.argv[0]} <勒索软件样本>")
sys.exit(1)
analyze_imports(sys.argv[1])
find_crypto_constants(sys.argv[1])
步骤 2：分析加密流程
def analyze_encryption_pattern(filepath):
"""从勒索软件产物分析文件加密模式。"""
import os
import struct
with open(filepath, 'rb') as f:
data = f.read()
file_size = len(data)
print(f"\n[+] 加密文件分析: {filepath}")
print(f" 大小: {file_size:,} 字节")
# 检查追加的密钥材料（常见模式）
# 许多勒索软件家族在文件末尾追加加密后的密钥
tail_sizes = [256, 512, 1024, 2048] # 常见 RSA 密文大小
for size in tail_sizes:
if file_size > size + 16:
tail = data[-size:]
# 高熵值表明为加密数据
entropy = calculate_entropy(tail)
if entropy > 7.5:
print(f" 文件末尾可能存在加密密钥（{size} 字节），"
f"熵值: {entropy:.2f}")
# 检查头部修改
# 许多勒索软件会前置元数据
header = data[:64]
print(f" 前 16 字节: {header[:16].hex()}")
# 检查原始文件头是否被保留
known_headers = {
b'PK': 'ZIP/Office',
b'\x89PNG': 'PNG',
b'\xff\xd8\xff': 'JPEG',
b'%PDF': 'PDF',
b'\xd0\xcf\x11\xe0': 'OLE（DOC/XLS）',
}
for magic, ftype in known_headers.items():
if header.startswith(magic):
print(f" 原始格式已保留: {ftype}")
break
else:
print(" 原始文件头已被销毁/加密")
def calculate_entropy(data):
"""计算数据的香农熵。"""
from collections import Counter
import math
if not data:
return 0
freq = Counter(data)
length = len(data)
entropy = -sum(
(count / length) * math.log2(count / length)
for count in freq.values()
)
return entropy
验证标准
- 识别密码学算法（AES、RSA、ChaCha20 等）
- 确定密钥大小和操作模式
- 分析密钥生成方法中的潜在弱点
- 记录每个文件的密钥加密方案
- 提取文件定向模式和扩展名列表
- 提取内嵌公钥用于基础设施关联
- 评估潜在解密机会
参考资料
- Morphisec - 拆解勒索软件加密: https://www.morphisec.com/blog/breaking-down-ransomware-encryption-key-strategies-algorithms-and-implementation-trends/
- Emsisoft - 勒索软件加密方法: https://www.emsisoft.com/en/blog/27649/ransomware-encryption-methods/
- Halcyon 勒索软件排名 Q4-2024: https://www.halcyon.ai/raas-mq/power-rankings-ransomware-malicious-quartile-q4-2024
- No More Ransom 项目: https://www.nomoreransom.org/
- MITRE ATT&CK T1486 - 数据加密影响: https://attack.mitre.org/techniques/T1486/