2017-04-21 10:22:06
来源：exploit-db.com 作者：shan66
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翻译：shan66
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传送门
【技术分享】基于TCP/IP协议栈的隐写术和隐蔽通道（part 1）
隐写术理论基础
在本文的第1篇中，我们提到过隐写术；现在，我们将对其进行深入的介绍。
隐写术有2类：
我们可以将莎士比亚戏剧文本隐写到一些斑马图像中，并确保没有人能觉察出来，因为对于观看图像的人来说，通常不会检查每个像素的每个字节的LSB。但是如果他们真的这样做的话，就会发现这些文本。 这属于“隐藏在平原地带”的隐写术。 整个第1篇中，我们将纯数据封装在TCP / IP报头中的方法，就属于此类别。
第二类（上述Tanenbaum的例子即属此类）隐写术就要好多了。它使用加密技术来确保即使把图像翻个遍，也看不出莎士比亚戏剧文本的痕迹，从而找不到相应的秘密了。
为什么说基于加密技术的隐写术要更好呢？因为这两种技术中的任何一种，都能给你提供保护。不同的是，如果你使用加密技术，虽然没有人能理解你说的话（授权的听众除外），但是所有人都知道你跟听众之间有一个通信信道，并且知道你可能会谈论一些秘密（这正是你使用加密技术的原因）。如果你使用隐写术的话，没有人觉察到通信信道。所以，别人也无法知道正在进行交流。换句话说，隐蔽通道就是一个别人不知道的通信通道。
坏消息是隐写术大部分情况下都会留下痕迹。有些时候是不言自明的。例如，图片中的LSB隐写术会导致色差，这很容易引起人们的怀疑。或者，在第1篇文章中，由于只能在随机字段中推送ASCII字节，这样就会显著降低这些字段中数据的熵——通过这种现象，通信信道甚至通信本身的可能性就会引起取证人员的注意。如果基于隐写术的隐蔽通道被发现了，那么它就降级到了单纯加密层面。
现在谈点完全不同的事情!
Pozzo & Lucky
Pozzo＆Lucky是戏剧《等待戈多》中的两个关键人物。这部戏是爱尔兰现代主义剧作家塞缪尔·贝克特的两幕悲喜剧，也是它最著名的戏剧，同时也是我最喜欢的一部。
Lucky是一个没有自己的信仰、意见甚至想法的仆人。他盲目地服从Pozzo，Pozzo甚至用一条狗项圈牵着他。每当Pozzo发号命令，他都会跳舞。
在戏中，我们不知道为什么Lucky是如此可悲，任Pozzo摆布，做尽各种恶心的事情。他们之间一定有一个隐蔽通道...
但是，除了是戏剧的两个角色名字之外，Pozzo＆Lucky还是一个个人项目。一个以打赌作为开始的项目。 “是否存在这样一种远程命令执行shell，既没有网络设备可以检测到它，也不会留下网络踪迹。我打赌有...
嗯，我赌赢了。这个shell确实存在并被命名为Pozzo＆Lucky ...
思路
这里的思路与第1篇中的思路非常接近，我们将通过IP标识和TCP序列（ISN）字段来传递命令。 但是，这一次，我们做得更好...
Pozzo＆Lucky shell由2个组件组成。Lucky必须安装到目标机器上（实际上只是在目标机器上面运行），Pozzo则是用于控制安装了Lucky的目标机器。
功能
执行OS命令（带输出和不带输出）
远程实时执行Shellcode（粘贴并执行）
文件上传/下载
完全绕过.pcap文件分析、防火墙日志分析和常规分析，从而阻碍取证人员从目标机器的操作系统上取证
能够模拟nmap -sS端口扫描或任何类型的SYN扫描，或将SYN Flood转发到特定（或给定）的一个或多个目标端口
没有创建连接。同一个会话中的每一个数据包都可以从不同的源IP发送到不同的目标端口。
缺点
太慢！ （带宽是5字节/包，所以要格外有耐心）
作为一个进程，它缺乏隐藏自身或持久性的能力。它必须与一个rootkit配合使用。
代理会杀死它（但是不会检测它）。它必须通过端口转发才能正常工作。
具有依赖性... 在Windows上依赖基于Winpcap的Scapv，在Linux上依赖Scapy。两者可能会被Pylnstaller-pv2exe-nuitka会话阻止。
要求
需要拥有目标主机的root / admin权限（由于数据包的构建和嗅探都需求超级权限）。
要求Pozzo与Lucky必须在同一个子网（如果它们所在主机都具有公共IP的话，只要连接Internet即可）中，至少Pozzo要有一个指向Lucky的TCP端口路由（如果Lucky位于一个只转发TCP的21端口的防火墙之后， Pozzo将数据包发送到<Firewall_IP>：21即可。）
Pozzo不能位于NAT之后。 这是因为出站Pozzo数据包的源端口对Lucky是有意义的，但是NAT会修改这个字段（这是因为，在使用网关的IP转发之前，会将其转换为另一个源端口）。
概念
前面说过，Lucky运行在目标机器上面，实际上它就是一个数据包嗅探器。它能收到所有到达机器的数据包，通过下文将要介绍的算法来确定哪些数据包是由Pozzo所在的计算机创建的。
关键在于这些数据包没有建立连接（无论TCP还是UDP连接），它们是TCP SYN数据包，没有以任何方式滥用TCP协议（在本文的第3篇中，我们将详细讲解如何绕过（由安全设备和数据包检查程序进行的）协议完整性检查。同时，它们也是有用的数据包，通常不会被网络拦截（这与与ICMP不同），因为这样做就会破坏网络的运转（网络中不允许连接阻止SYN数据包，否则SQL、Web应用程序、FTP等统统挂掉...）。
这些“Pozzo数据包"的特征在于通过IP标识字段和TCP序列号字段（2字节+ 4字节）以强加密的形式提供6字节的数据，当Lucky遇到这样一个数据包时，会从中抽取6字节的有效负载，以1 + 5字节形式分割，其中第一个字节是用于随后5个字节的命令操作码。然后生成一个RST-ACK数据包（当然也不能违反TCP协议），并且注入（同时加密）到在目标机器上执行的命令的响应中，从而将其发送回Pozzo。
这种SYN-RST之间的交互，与远程命令执行相比，更像是端口扫描，因此它不会被IDS / IPS阻止，因为使用加密后，就没有匹配的签名了（并且它们很少检测3-4层的报头）。 一个配置良好的防火墙设备，如果考虑到了每个主机的使用情况（这是一个SSH服务器——只允许22端口），可以减轻Pozzo&Lucky带来的影响，但是这么做的并不多见！
解决面临的问题
在第1篇中，我们曾经提到一些问题，下面给出相应的解决方案。
克服熵问题
熵的问题是，虽然允许在随机字段中的每个字节位置中使用256个字节中的任何一个，但是我们只会使用可打印ASCII列表中相应字节，并且通常不包括大写字母和数字。 这使得随机字段会包含的数据具有较高的可预测性，从而导致数据的熵降低。
对于这个问题，解决方案是加密。但是我们需要以6字节为块单位的加密技术，或流密码。 最重要的是，我们需要”style”...所以我根据明文XOR和SHA512定制了一个一次性密钥加密方案。这样的话，那根本就不缺少”style”！
OTP方案
你对通行字短语进行SHA512运算，从而得到一个密钥。然后，利用这个密钥对数据进行XOR运算，每次处理6字节的数据。经过异或处理的数据就被安全地加密了，因为密钥是通行字短语的单向函数，同时它是保密的。要加密下一个6字节的数据块，需要通过SHA512处理当前的密钥，并重新进行XOR运算。这样我们就不会使用相同的密钥进行XOR运算了，从而消除了通过已知明文进行密码分析的可能性，同时也消除了预测下一个密钥的可能性，即使我们始终加密相同的6个字节（例如wls -laH），每次可以恢复密钥部分是6个字节。单纯6个字节，无法提供足够的信息来产生下一个密钥，因为整个密钥是512位（64字节）的。
另外，使用这种方法的话，有可能对任何可能的字节进行XOR（SHA512返回包含各种字节的序列），我们得到的加密字节处于整个256字节范围内。而且它们具有相同的可能性...这意味着熵接近1，也就是说数据看上去是随机的。
克服身份问题
“谁是你的主人？”RCE shell必须知道如何回答这个问题。你可以远程运行命令，这是一件好事，但你必须是唯一可以这么做的人。也就是说，shell必须能够将你的数据包与其他人的数据包区分开来。并且为了在shell代理程序中加入IP检查功能，你必须将自己IP或域名硬编码到代理中。仅靠这一点是不够的，除非你采用了Exploit-Kits中快速更换子域名等技术，以及其他缺乏”style”的东西，否则这些数据包最终会被捕获和分析！
在本文的第1篇中，我们忘了TCP中的一个可控字段，同时在端口扫描中也无人关心它：源端口。 “好的，你会想，让数据包来自端口xxxx，那么这就是需要解密和执行的数据包”。 嗯，是的，但它也缺乏”style”。 所以需要：
解决“谁是你的主人”问题
源端口检查的思想在一定程度上是正确的，但是它有个很大的坑。这个想法实现起来很容易，不过同样也很容易被分析人员发现。如果您收到一个.pcap文件，涉及各种目标端口和一个源端口（甚至有多个源IP），这肯定会引起你的怀疑。
为什么端口扫描器需要在多个系统中分配端口23456？
这是通过硬编码实现的吗？
你了解这样的端口扫描器吗？
这是一种常见的行为吗？
在搜索引擎中搜索端口23456时没有返回结果。
所以这非常可疑。
在Pozzo＆Lucky中，我们会检查数据包的源端口，但我们不指望它始终是一样的。此外，还有一个循环算法，类似于上面的OTP方案。
源端口字段包含2个字节，即4个十六进制数字。 我们根据给定的通行字短语（它必须大于8——始终得到高端口）来初始化第一个（最高有效位）数字。 然后我们利用SHA512处理该通行字短语，从而得到哈希值的前3个十六进制数字。然后，将它们与最初的十六进制数字组成4个十六进制数字或2个字节。然后我们重复哈希计算过程，也就是通过重新计算其哈希值来生成下一个端口。
这种技术能够提供不同的端口号，对于没有通行字短语的人来说，这将是一个完全不可预测的序列。只有代理程序（Lucky）和客户端（Pozzo）知道下一个正确的通信端口，并且出现具有正确源端口的“噪音”数据包的可能性为1/65536，所以可以忽略不计。
克服不一致的状态（或狗项圈）
虽然出现噪音数据包的机会很渺茫，但是代理程序还是可能会接收到具有正确的源端口的噪音数据包（即并非由客户端Shell创建的数据包）。如果发生这种情况，代理将循环到下一个源端口，循环处理加密密钥，尝试对并没有包含隐写内容的数据包进行解密，并将其中的噪音数据当做要处理的内容，这样的话，就乱套了。
这时，局面就会完全失控，因为客户端对发生的密钥循环处理一无所知，因此将继续使用代理无法识别的密钥进行加密，并且从无法继续接收数据的代理源端口发出。
也就是说，我们将失去对肉鸡的远程控制能力。我们必须重新拿下它，并使用另外的漏洞利用代码投送工具。但是，请记住，Pozzo是靠狗项圈来控制Lucky的。他随时都能把他拽回来。
狗项圈的实现
当然，我们有一个安全机制可以防止这种悲剧。在OTP方案中，我们存储了一个不会参与循环的特殊控制密钥。此外，还有一个控制源端口，代理程序会接收来自该端口的数据包，并使用控制密钥将其解密。如果这种数据包中包含特殊的RST有效载荷，那么OTP密钥和源端口循环机制都会被重置。
这意味着，如果通信出现问题，可以从头开始，并且不会留下任何未加密的踪迹。
长于5字节即为长有效载荷
有些命令，如“find / -name”flag'2> / dev / null”，其长度会超过单个数据包的5字节限制（+1字节的操作码），这些命令需要进行分块，并通过多个数据包传送，Lucky必须明白，“find”（注意空格 - 1个字节！）不是完整的命令，还必须等待下一个数据包的到达。
还有一种情况是“head -1 /etc/shadow”只能得到root密码的哈希值，这个命令产生一个大于等于100个字节的输出，并且必须将其传送回Pozzo。 而Pozzo必须知道什么时候需要等待更多的输出，什么时候整个有效载荷已经传输完成。此外，Lucky也从不发送那些数据包响应之外的数据包。
协议中协议
如果您可以使用操作码，那么您可以进行有状态的传输，这意味着您能知道何时需要等待更多的数据。有的操作码指示“还有更多的数据要传送，先不执行”，有些操作码表示“这个数据是命令的一部分”，有的操作码指出“这个数据是命令中的最后一个数据包，现在执行该命令”。它类似于TCP分组算法，只是无需使用数据偏移，因为无论是时间还是带宽方面，都不允许使用偏移量。OTP方案都可以确保，如果数据包发生丢失，那么后续的数据包就无法进行解密，因此不会出现部分执行的问题——状态不一致的问题就被解决了。
Lucky的应答方式
除非进行应答，否则Lucky从不发送数据包...这意味着它必须通知Pozzo想“谈谈”。然后，Pozzo开始发送随机数据（使用“谈谈”操作码），并且只能接受有意义的应答。Lucky还会声明什么时候需要结束谈话，然后就安静下来（直到下一个命令为止）。
执行Shellcode结束Lucky
传递shellcode后，在Linux中可以通过上面的ctypes代码片段来执行：
libc=CDLL(‘libc.so.6’)#加载libc sc=c_char_p(shellcode)#利用shellcode生成一个C字符串 size=len(shellcode)#计算shellcode的长度（后面会用到） addr=c_void_p(libc.valloc(size))#根据shellcode长度分配堆内存 memmove(addr,scsize)#将shellcode从堆栈变量（指针）sc复制到刚刚分配的堆内存中 libc.mprotect(addr,size,0x7)#禁用数据内存的NX保护 run=cast(addr,CFUNCTYPE(c_void_p))#将指向堆中shellcode的指针转换为函数指针 run()#运行shellcode这里首先将其复制到堆内存中，解锁NX内存块的保护，并跳转到相应地址。这样，Lucky就会停止执行，因为EIP现在指向shellcode。Lucky将在shellcode终止时终止...
变成独立进程！
进行下列处理：
p=Process(target=run)#将shellcode作为独立进程p.start（）运行而不是使用：
run()花了我半个小时的时间盯着屏幕…
在Windows中，也可以使用CreateThread（）。它甚至要更好一些，因为EIP在Windows中是无法跟踪的。在任何给定的时间，没有人可以跟踪EIP，即使其开发者也做不到。
好戏开场了！
测试
启动Lucky
＃Jlucfy.pymypcssphraseLucky启动之后，使用通行字短语来创建OTP，然后耐心等待...
连接Pozzo
#Jpozzapytai^eCjpmypossphrase实际感染
cplucky.py/usr/sbirVX printf"@reboot/usr/sbin/X-rootless-noreset\n">/etc/crontab记住，原来的X可执行文件位于/ usr / bin目录...我个人不相信系统管理员会发觉这个进程是个冒牌货。即使乐观地估计，十个管理员中有四个看出来就不错了。如果你不是一个善于观察的人，则需要借助一些工具才能发现问题！
而这个Lucky实例的通行字短语是（是的，你猜到了！）“-rootless”(argv[1])。 你可以使用所有类似开关的通行字短语。我认为，没有谁了解所有的X开关...同时，也永远不会有人去阅读X的手册（页）！（在这里，我们黑的不是电脑，而是人脑。恕我直言，Hacking无处不在。）
通行字短语也可以硬编码到lucky.py中，但是这种方法更容易被发现！此外，如果通行字短语作为参数传递的话，字符串命令将不会返回任何东西。这种方式很容易暴露。
开启视频模式
OS Shell
这里我在Pozzo＆Lucky中运行一些linux命令，同时用tcpdump嗅探。
视频链接
Shellcode（ASM）Shell
这里，我远程运行了网上找到的某shellcode。我第一次尝试投递shellcode时连接断开了，所以我重新启动了Pozzo强制重置数据包，之后就一切正常了。
视频链接
实验证明，终止shellcode后，再次使用操作系统shell时Lucky没有出问题。
视频模式关闭
结束语
目前这个项目是封闭的，因为它是一项尚未完成的个人研究的一部分。总的来说，整体想法具有一些学术性的观点，与"Embedding Covert Channels into TCP/IP”(Murdoch & Lewis, 2005)等论文的观点相仿——我早就说过这个想法不是新的。
此外，任何人都可以将本文介绍的思路为基础，撰写自己的实现。当然，我的技术不是最好的，因为我相信有些事情还可以做得更好。我在编写Pozzo＆Lucky时学到了很多东西，希望大家不要错过这样的机会——不妨自己亲自动手编写自己的实现版本。此外，还有些事情（也许是很多事情！）要做，比如：
用ASM可编译语言（可能是C ++...）编写这样一个工具！ 这将是一个威力无比的工具，因为没有依赖关系（如果有的话可以随时使用 - - static）。
使用另一种协议。 ARP如何？ ARP是不会被拦截的，除非网络管理员是一个疯子，并已将所有交换机端口绑定到MAC。 即使出现这种情况，LAN中的所有人都可以收到Gratuitous ARP。我觉得这方面很有潜力。
根据上文中给出的伪代码提供其他实现。可以使用隐蔽通道过滤器。可以使用一个分类模型，来提供一个数据包是否包含隐写数据的可能性大小。我的意思是，为什么周围没有这样的东西？
我真的很想看到一个用于隐写术过滤的PF-Sense插件。
列表继续...
还有第3篇吗？
当然，谢谢关心！
第3篇将介绍针对这种技术的检测方法和防御措施。这将是一篇针对蓝队的文章！
目前，这种技术还有一些把手可能被抓住！
虽然TCP序列字段的熵与/ dev / urandom的熵具有相同数量字节，但是概率分布呢？ 即使使用时间作为“种子”来创建ISN（由操作系统完成），它们也不是完全随机的。 这意味着它们不可避免地具有特定的分布状态。 Pozzo＆Lucky是否具有与ISN类似的分布呢？ 很可能不是。
我们可以使用此信息确定数据包流是否包含隐写数据？
如果是，我们需要许多数据包（很多值来识别概率分布）。
具体多少？
在我们抓住坏蛋之前，会有多少数据已经被泄漏？
下一篇会介绍函数和积分，以及防火墙和IDS日志等！更多精彩内容，敬请期待...
传送门
【技术分享】基于TCP/IP协议栈的隐写术和隐蔽通道（part 1）
本文由 安全客 翻译，转载请注明“转自安全客”，并附上链接。
原文链接：https://www.exploit-db.com/docs/40897.pdf