В современном ландшафте киберугроз программы-вымогатели (Ransomware) занимают лидирующую позицию по наносимому финансовому и репутационному ущербу. От атак на критическую инфраструктуру до шифрования данных малого бизнеса — механика этих зловредов остается пугающе эффективной. Для специалиста по информационной безопасности понимание того, как работает вредоносный код «под капотом», является не просто академическим интересом, а фундаментом для построения эшелонированной защиты.
В этой статье мы проведем деконструкцию логики типичного шифровальщика. Мы не будем использовать готовые сэмплы "дикого" вредоносного ПО, а вместо этого разберем концептуальный код на Python, шаг за шагом анализируя алгоритмы поиска, генерации ключей и криптографические примитивы. Наша цель — научиться мыслить как атакующий, чтобы эффективнее защищаться.
Важное юридическое и этическое предупреждение
Дисклеймер:
Эта информация предоставляется исключительно в образовательных целях для понимания логики работы шифровальщиков (ransomware) и повышения осведомлённости о киберугрозах.Создание, распространение или использование подобного кода в вредоносных целях является уголовным преступлением и может повлечь серьёзную ответственность согласно законодательству вашей страны. Все примеры, приведенные ниже — это упрощённый псевдокод или демонстрационные функции, которые не предназначены для реального применения.Инструкция по безопасности: Тестируйте приведенные примеры только на строго изолированных виртуальных машинах (без доступа в сеть) с тестовыми файлами, которые вы готовы потерять безвозвратно. Рекомендуется изучать такие темы исключительно в контексте defensive security (защиты), например, для разработки сигнатур антивирусов, настройки EDR-систем или анализа поведения malware.
Часть 1: Архитектура угрозы
Типичный шифровальщик — это не хаотичный набор команд, а строго структурированная программа, работающая по отлаженному алгоритму. Если отбросить методы доставки (фишинг, эксплойты RDP, уязвимости нулевого дня) и сосредоточиться на payload (полезной нагрузке), схема работы выглядит следующим образом:
- Reconnaissance (Разведка на хосте): Рекурсивный обход файловой системы для выявления целей.
- Key Generation (Управление ключами): Создание криптографического материала для блокировки данных.
- Encryption Process (Шифрование): Непосредственная трансформация данных с использованием криптостойких алгоритмов.
- Extortion (Вымогательство): Модификация имен файлов и размещение требований о выкупе.
Мы разберём каждый шаг с примерами на языке Python. Python выбран из-за его читаемости, хотя "боевые" шифровальщики чаще пишутся на C/C++, Rust или Go для скорости и сложности реверс-инжиниринга. Однако логика остается идентичной.
Для реализации криптографических функций мы будем использовать библиотеку cryptography. Это индустриальный стандарт для Python, обеспечивающий безопасную реализацию примитивов (в отличие от устаревших библиотек вроде pycrypto).
Установка необходимого инструментария:
pip install cryptography
Шаг 1: Охота за данными (Target Acquisition)
Первая задача вредоносной программы после запуска — составить список жертв. Шифровать всё подряд (например, файлы *.dll или *.exe в системных директориях) — это плохая стратегия для злоумышленника. Если операционная система перестанет загружаться, пользователь не сможет прочитать требование о выкупе и, соответственно, заплатить. Поэтому malware-разработчики внедряют логику "осторожности".
Логика обхода и фильтрации
Программа должна рекурсивно обойти все доступные диски (в Windows это обычно C:, D: и подключенные сетевые шары), отфильтровать файлы по расширениям (документы, базы данных, изображения) и строго игнорировать критические системные папки.
Ниже представлен пример реализации функции поиска целей, использующий модуль os.
import os
def find_target_files(root_paths, extensions, avoid_dirs):
"""
Сканирует директории на наличие файлов с определенными расширениями,
игнорируя системные папки.
:param root_paths: Список корневых путей для сканирования.
:param extensions: Кортеж с расширениями файлов для шифрования.
:param avoid_dirs: Список папок, которые необходимо пропускать.
:return: Список полных путей к целевым файлам.
"""
target_files = []
for root_path in root_paths:
# os.walk генерирует имена файлов в дереве каталогов
for root, dirs, files in os.walk(root_path):
# Пропускаем системные папки (избегаем "убийства" ОС)
# Используем dirs[:] для изменения списка "на лету", предотвращая заход в эти папки
if any(avoid in root.lower() for avoid in avoid_dirs):
dirs[:] = [] # Очистка списка подкаталогов прерывает рекурсию в этой ветке
continue
for file in files:
# Фильтрация по расширению (case-insensitive)
if file.lower().endswith(extensions):
target_files.append(os.path.join(root, file))
return target_files
# Конфигурация параметров поиска
# В реальном сценарии список дисков часто определяется динамически
roots = ['C:\\', 'D:\\']
# Список приоритетных целей: документы, фото, базы данных
exts = ('.docx', '.jpg', '.pdf', '.sql', '.xlsx', '.pptx')
# Критически важные директории ОС Windows
avoid = ['windows', 'program files', 'programdata', '$recycle.bin', 'appdata']
# Запуск поиска
files = find_target_files(roots, exts, avoid)
print(f"[LOG] Найдено файлов для обработки: {len(files)}")
Анализ с точки зрения защиты (Blue Team)
Этот этап критически важен для систем обнаружения.
- Высокая активность файловой системы: Массовое чтение атрибутов файлов в короткий промежуток времени — это аномалия. EDR (Endpoint Detection and Response) решения отслеживают такие паттерны.
- Использование os.walk: В учебном примере используется стандартная библиотека. В реальности злоумышленники используют API вызовы Windows (например, FindFirstFile / FindNextFile) для ускорения процесса, но суть остается той же — перебор дерева каталогов.
- Список исключений (avoid_dirs): Наличие в коде жестко заданных списков исключений (whitelist) часто является индикатором зловредности при статическом анализе бинарного файла.
Шаг 2: Криптография и управление ключами
Сердце любого шифровальщика — это алгоритм генерации и управления ключами. Ошибка здесь может позволить вирусным аналитикам создать декриптор без уплаты выкупа.
В современной криптографии различают симметричное и асимметричное шифрование.
- Симметричное (AES, ChaCha20): Один ключ для шифрования и расшифровки. Очень быстро работает, идеально для больших файлов.
- Асимметричное (RSA, ECC): Пара ключей (публичный и приватный). Медленное, но позволяет безопасно передавать секреты.
В "боевых" условиях используется гибридная схема: файлы шифруются уникальным симметричным ключом (AES), а затем этот ключ шифруется публичным асимметричным ключом (RSA), зашитым в тело вируса. Без приватного ключа хакера восстановить AES-ключ невозможно.
В нашем образовательном концепте мы рассмотрим генерацию симметричного ключа (AES-256), так как это база процесса.
from cryptography.fernet import Fernet
import os
# --- Вариант 1: Высокоуровневая абстракция (Fernet) ---
# Fernet гарантирует, что данные не могут быть прочитаны или изменены без ключа.
# Он использует AES-128 в режиме CBC с HMAC для аутентификации.
key = Fernet.generate_key()
print(f"[DEBUG] Сгенерированный ключ Fernet (Base64): {key.decode()}")
# --- Вариант 2: "Чистый" криптографический ключ для AES-256 ---
# Для AES-256 требуется ровно 32 байта случайных данных.
# os.urandom использует криптографически стойкий генератор псевдослучайных чисел (CSPRNG) ОС.
aes_key = os.urandom(32) # 256 бит
iv_example = os.urandom(16) # Initialization Vector (об этом ниже)
print(f"[DEBUG] Raw AES Key (hex): {aes_key.hex()}")
# Сохранение ключа (СИМУЛЯЦИЯ)
# Внимание: Сохранение ключа рядом с зашифрованными файлами делает шифрование бессмысленным.
# В реальном malware этот ключ отправляется на C2 сервер или шифруется публичным ключом RSA.
with open('thekey.key', 'wb') as f:
f.write(aes_key)
Нюансы генерации энтропии
Использование os.urandom критически важно. Если бы использовался обычный random (генератор Мерсенна), предсказать последовательность ключей было бы тривиальной задачей для специалиста, зная время запуска вируса. Это была "ахиллесова пята" ранних версий шифровальщиков.
Шаг 3: Процесс шифрования (Data Transformation)
Здесь происходит необратимое (без ключа) преобразование информации. Мы будем использовать алгоритм AES (Advanced Encryption Standard) в режиме CBC (Cipher Block Chaining).
Почему режим CBC?
Режим сцепления блоков (CBC) долгое время был стандартом. В этом режиме каждый блок открытого текста перед шифрованием XOR-ится с предыдущим зашифрованным блоком. Это скрывает паттерны в данных (например, одинаковые блоки текста не превратятся в одинаковые блоки шифротекста). Для первого блока используется Вектор Инициализации (IV).
Продолжение на сайте redsec.by >>>