Luận văn Các phương pháp lây lan và phá hoại của virus máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CÁC PHƯƠNG PHÁP LÂY LAN VÀ PHÁ HOẠI

CỦA VIRUS MÁY TÍNH

TRẦN HẢI NAM

HÀ NỘI 2007

1

MỤC LỤC

Mục lục................................................................................................... 1

Danh mục các hình vẽ, đồ thị............................................................... 3

Các từ viết tắt......................................................................................... 4

Lời cảm ơn ............................................................................................. 5

Lời nói đầu............................................................................................. 6

Chương 1. Giới thiệu chung................................................................. 8

1.1. Các khái niệm cơ bản....................................................................... 8

1.1.1. Phân loại các phần mềm độc hại............................................... 8

1.1.2. Cấu trúc chung của virus........................................................... 9

1.1.3. Cách thức phá hoại.................................................................... 11

1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của virus máy tính........................ 12

1.2.1. Giai đoạn thứ nhất (1979 – 1989)............................................. 12

1.2.2. Giai đoạn thứ hai (1990 – 1998) ............................................... 13

1.2.3. Giai đoạn thứ ba (1999 – 2000) ................................................ 14

1.2.4. Giai đoạn thứ tư (2000 - ) ......................................................... 16

1.3. Các xu hướng phát triển................................................................... 17

Chương 2. Nguyên lý hoạt động và các kỹ thuật đặc trưng.............. 19

2.1. Boot virus......................................................................................... 19

2.1.1. Cấu trúc chương trình ............................................................... 20

2.1.2. Các kỹ thuật chính..................................................................... 23

2.2. File virus........................................................................................... 27

2.2.1. Cấu trúc chương trình ............................................................... 27

2.2.2. Các kỹ thuật chính..................................................................... 30

2.3. Virus trên Windows ......................................................................... 37

2.3.1. Nguyên lý hoạt động................................................................. 37

2.3.2. Các kỹ thuật chính..................................................................... 38

2.4. Macro virus ...................................................................................... 41

2.4.1. Cấu trúc chương trình ............................................................... 41

2

2.4.2. Các kỹ thuật chính..................................................................... 42

2.5. Worm................................................................................................ 50

2.5.1. Nguyên lý hoạt động................................................................. 51

2.5.2. Các kỹ thuật chính..................................................................... 58

Chương 3. Một số kỹ thuật phòng chống............................................ 69

3.1. Các phần mềm diệt virus truyền thống ............................................ 69

3.2. Phân tích lưu lượng.......................................................................... 70

3.3. Kết luận ............................................................................................ 76

Tài liệu tham khảo ................................................................................ 79

3

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1. Phần cài đặt của boot virus

Hình 2.2. Phần thân của boot virus

Hình 2.3. Phần lây lan của file virus

Hình 2.4. Phần cài đặt của file virus

Hình 2.5. Quá trình lây lan vào file normal.dot

Hình 2.6. Quá trình lây lan vào file văn bản

Hình 2.7. Nguyên lý hoạt động của worm Melissa

Hình 2.8. Nguyên lý hoạt động của worm Love Letter

Hình 2.9. Nguyên lý hoạt động của worm Code Red

Hình 3.1. Luồng TCP ra tại host bị nhiễm

Hình 3.2. Luồng TCP ra tại host bình thường

Hình 3.3. Luồng SMTP ra tại mail server

Hình 3.4. Distinct IP tại host bị nhiễm

Hình 3.5. Distinct IP tại host bình thường

4

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tiếng Anh

Tiếng Việt

A

API

Application Programming Interface

Bios Parameter Block

Giao diện lập trình

ứng dụng

B

BPB

D

Bảng tham số đĩa

DNS

DoS

M

Domain Name Server

Denial of Services

Máy chủ tên miền

Từ chối dịch vụ

MCB

Memory Control Block

Cấu trúc đầu

khối nhớ

R

ROM

RAM

Read Only Memory

Bộ nhớ chỉ đọc

Bộ nhớ truy cập

nhẫu nhiên

Random Access Memory

P

POST

Power On Self Test

Tự kiểm tra khi

khởi động

PSP

Program Segment Prefix

Đoạn mào đầu

chương trình

5

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ

thông tin, khoa Điện tử viễn thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà nội,

những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt cho tôi kiến thức chuyên môn

và phương pháp làm việc khoa học

Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Quốc Trung, đã

tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu để tôi có thể hoàn thành bản

luận văn này.

Tôi cũng xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp và bè bạn

đã nâng đỡ tôi trong cuộc sống cũng như trong công việc.

Hà Nội, ngày 09 tháng 10 năm 2007

Học viên

Trần hải Nam

6

LỜI NÓI ĐẦU

Virus máy tính, từ khi ra đời đã trở thành, đã trở thành mối nguy hại

đối với tất cả các hệ thống máy tính và mạng trên thế giới.

Đặc biệt, ở Việt Nam, sự phát triển của các thế hệ virus máy tính trong

những năm gần đây đã gây ra những hậu quả mà để khắc phục chúng phải

tiêu phí một lượng rất lớn thời gian cũng như tiền bạc.

Mặt khác, cũng không thể phủ nhận tính tích cực của virus máy tính,

bởi virus máy tính chỉ có thể phát triển được dựa trên những sơ xuất của công

nghệ và người sử dụng nên thông qua việc tìm hiểu về các cơ chế hoạt động

của virus, các phương thức lây lan cũng như phá hoại của chúng ta có thể đưa

ra các giải pháp cải thiện chất lượng và độ an toàn của phần mềm cũng như

các hệ thống.

Thế nhưng, cũng có một thực tế rằng tại Việt Nam, những tài liệu

nghiên cứu về virus máy tính là vô cùng ít ỏi và thiếu chi tiết, dẫn đến hậu

quả là những người sử dụng máy tính thường không có đủ kiến thức cần thiết

để tự bảo vệ máy tính và dữ liệu của mình trước sự tấn công của virus máy

tính.

Xuất phát từ các yếu tố trên, bản luận văn này lựa chọn đề tài:

“Các phương pháp lây lan và phá hoại của virus máy tính”

Luận văn được chia làm 3 chương, với nội dung từng chương như sau:

- Chương 1: Giới thiệu về lịch sử hình thành và phát triển của virus máy

tính qua các thời kỳ từ đó đưa ra nhận định về sự phát triển của virus

trong tương lai gần. Các khái niệm và định nghĩa cơ bản của virus máy

tính nói riêng và các phần mềm độc hại nói chung.

- Chương 2: Tìm hiểu các cơ sở lý thuyết giúp xây dựng nên virus máy

tính, các phương thức lây lan và phá hoại của virus máy tính gắn với

từng giai đoạn phát triển.

7

- Chương 3: Giới thiệu các kỹ thuật phát hiện virus mới cũng như kiến

nghị các nghiên cứu tiếp theo.

8

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG

Virus máy tính từ khi ra đời cho đến nay luôn tận dụng những kỹ thuật

tiên tiến của công nghệ thông tin và truyền thông cũng như lợi dụng những lổ

hổng nguy hiểm trong các hệ thống tin học để khuyếch trương ảnh hưởng của

mình. Mặc dù việc sử dụng các thiết bị và phần mềm bảo mật trở nên phổ

biến, virus vẫn tiếp tục phát triển mạnh mẽ do giờ đây chúng thường được

viết ra có mục đích rõ ràng, phục vụ một đối tượng cụ thể và không ngừng cải

tiến qua các phiên bản để đạt được phiên bản hiệu quả nhất.

1.1. Các khái niệm cơ bản

1.1.1. Phân loại các phần mềm độc hại

Có nhiều cách phân loại các phần mềm độc hại và do đó định nghĩa về

chúng cũng có đôi chút khác nhau, ở đây chỉ xin trình bày một cách phân loại

đơn giản nhất và sẽ sử dụng thống nhất trong toàn bộ luận văn.

• Bugware: Các chương trình hoặc các phần mềm hợp lệ được thiết kế để

thực hiện một số chức năng nào đó nhưng do lỗi lập trình nên gây lỗi

cho hệ thống khi sử dụng.

• Trojan horse: Các đoạn chương trình có hại được cài có chủ định vào

trong các chương trình hợp lệ, có thể tiến hành phá hoại, ăn cắp thông

tin của người sử dụng v.v.. không có khả năng lây lan.

• Software bombs: Các đoạn mã có tính chất phá hoại được giấu bí mật

chờ thực hiện, chỉ phá hoại một lần, không lây lan.

o Logic bombs: Chương trình chứa đoạn lệnh phá hoại, việc có phá

hoại hay không phụ thuộc vào trạng thái của hệ thống.

o Time bombs: Việc có phá hoại hay không phụ thuộc vào thời

gian của hệ thống.

9

• Replicators: Các chương trình gần giống với virus, liên tục nhân bản

làm cạn kiệt tài nguyên của hệ thống khiến các chương trình khác

không hoạt động được nữa.

• Virus: Chương trình máy tính được thiết kế để tự lây lan chính nó từ

một file tới một file khác trên một máy vi tính riêng lẻ, không có khả

năng tự lây lan từ máy tính này sang máy tính khác (trong hầu hết các

trường hợp việc lây lan này là do con người).

• Worm: Chương trình được thiết kế để tự lây lan chính nó từ một máy

tính tới một máy tính khác qua mạng.

1.1.2. Cấu trúc chung của virus

Thông thường, cấu trúc của một virus bao gồm 3 phần chính

• Phần lây lan (infection): Cách hoặc những cách virus dùng để lây lan.

Chức năng đầu tiên là tìm kiếm những đối tượng phù hợp, việc tìm

kiếm có thể tích cực như trong trường hợp của virus lây file có thể tìm

kiếm các file có kích thước và định dạng phù hợp để lây nhiễm, hoặc

việc tìm kiếm cũng có thể bị động như trường hợp của virus macro.

Khi đã tìm thấy đối tượng thích hợp lại có một số vấn đề được đặt ra,

một vài virus cố gắng làm chậm việc lây lan lại bằng cách lây cho ít file

hơn trong một lần để tránh việc bị phát hiện bởi người sử dụng, cũng có

một vài virus lại chọn cơ chế lây nhiễm nhanh, hay nói cách khác lây

càng nhanh càng tốt, càng nhiều càng tốt, nhưng tất cả các virus đều

phải kiểm tra xem đối tượng đã bị lây nhiễm chưa (vì lây nhiễm nhiều

lần lên cùng một đối tượng sẽ rất dễ bị phát hiện), ta có thể minh họa

bằng một đoạn giả mã như sau:

BEGIN

IF (tìm thấy đối tượng thích hợp)

AND (đối tượng đó chưa bị lây nhiễm)

10

THEN (lây nhiễm cho đối tượng)

END

Nếu đối tượng chưa bị lây nhiễm thì virus mới tiến hành cài đặt bản sao

của nó vào đối tượng.

Đặc biệt sau khi lây nhiễm virus phải tiến hành xóa dấu vết để tránh

việc bị phát hiện, ví dụ như phải trả lại ngày tháng tạo lập file gốc, trả

lại các thuộc tính cũ cho file v.v..

• Phần thân (payload): Tất cả những gì virus thực hiện trên máy tính đã

bị lây nhiễm (trừ phần lây lan). Đoạn giả mã sau mô tả cơ chế hoạt

động của phần thân thông thường:

BEGIN

IF (đến thời điểm phá hoại)

THEN (kích hoạt)

END

Phần thân có thể thực hiện bất cứ điều gì, từ việc rất đơn giản như đưa

ra một thông báo, vẽ một hình đồ họa nghịch ngợm tới việc định dạng

lại ổ đĩa cứng hay gửi bản sao của mình qua email tới các địa chỉ trong

sổ địa chỉ của nạn nhân.

• Phần điều kiện kích hoạt (trigger): Cơ chế kiểm tra điều kiện để thực

hiện phần thân, có thể sau một số lần lây nhiễm nhất định, vào một

ngày giờ nhất định hoặc thậm chí kích hoạt ngay ở lần thực thi đầu tiên

(nhưng những virus như thế sẽ không thể lây lan được trong thực tế).

Một cơ chế kích hoạt có thể mô tả qua đoạn giả mã như sau:

BEGIN

IF (thứ 6 ngày 13)

THEN (đã đến thời điểm phá hoại)

END

11

1.1.3. Cách thức phá hoại

Khi đã lây vào máy tính, virus có thể gây nên các biểu hiện sau:

• Tiến hành phá hoại có chủ đích bằng các cơ chế nằm trong phần thân.

• Phá hoại không có chủ đích (do vô tình) khi virus cố cài đặt chính nó

lên máy tính mục tiêu.

• Bản thân virus cũng không mong muốn việc phá hoại không có chủ

đích nhưng đó là thực tế cố hữu của quá trình lây lan, cũng như việc có

mặt của virus trong hệ thống sẽ luôn luôn làm giảm hiệu suất của hệ

thống đó, chiếm dụng bộ nhớ, dung lượng ổ đĩa, sửa đổi các thông tin

của hệ thống v.v..

Ngoài ra, virus còn cố gắng che dấu sự hiện diện của mình trong hệ

thống và sự che dấu này cũng dẫn đến một số biểu hiện như:

• Làm mất một số menu của Word (với các virus macro).

• Mã hóa hoặc chiếm chỗ của vùng thông tin hệ thống (với các Boot

virus).

• Thay đổi Windows Registry.

Tuy nhiên, những biểu hiện có thể nhận thấy được của virus là không

đáng kể và đó chính là lý do để virus có thể lây lan nhanh và nhiều như hiện

nay.

Những virus trong giai đoạn đầu tiên thường được viết bằng ngôn ngữ

Assembler để có kích thước nhỏ nhất do đó sẽ giảm sự khác biệt về kích

thước giữa đối tượng trước và sau khi bị lây nhiễm, lý do chính là trong thời

kỳ đó dung lượng đĩa lưu trữ rất đắt nên dù chỉ một thay đổi nhỏ về kích

thước file cũng gây nên sự chú ý đối với người sử dụng, tức là giảm đi tính bí

mật của virus khi lây lan.

Ngày nay hầu hết những người sử dụng máy tính không còn quan tâm

nhiều đến chi tiết độ dài file, ngày tháng tạo lập hay sửa đổi chúng vì hệ điều

hành Windows đã tạo ra một môi trường làm việc thuận lợi hơn cho người sử

dụng và cũng thuận lợi cho các tác giả virus.

12

1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của virus máy tính

Việc tìm hiểu lịch sử phát triển của virus máy tính qua các giai đoạn

của công nghệ là hết sức cần thiết bởi qua việc quan sát các giai đoạn phát

triển của virus cũng như sự phát triển của công nghệ hiện tại (với các điểm

yếu) có thể dự đoán phần nào khuynh hướng phát triển của virus trong tương

lai gần.

Thật ra cơ sở lý thuyết về virus máy tính đã xuất hiện từ rất lâu, năm

1949, John von Newman viết bài “Lý thuyết và cơ cấu của các phần tử tự

hành phức tạp – Theory and Organization of Complicated Automata” trong

đó nêu ra ý tưởng về các chương trình tự nhân bản. Đến năm 1959, ba lập

trình viên của AT&T viết chương trình Core war có trang bị tính năng tự nhân

bản và tiêu diệt bảng mã của đối phương, sau này trở thành tính năng chính

của virus máy tính.

Sự phát triển của virus nói riêng và các phần mềm độc hại nói chung có

thể chia làm bốn giai đoạn kéo dài từ năm 1979 đến bây giờ (trong các tài liệu

nước ngoài, các tác giả hay sử dụng thuật ngữ “wave”, thuật ngữ “giai đoạn”

ít được dùng hơn bởi vì virus trong một giai đoạn thực ra không phải là sự

phát triển trực tiếp từ giai đoạn trước đó).

Mỗi giai đoạn đại diện cho một khuynh hướng công nghệ mới và virus

luôn tận dụng triệt để những công nghệ đó.

1.2.1. Giai đoạn thứ nhất (1979-1990)

Những virus đầu tiên là virus boot-sector lây trên nền hệ điều hành MS

DOS. Khoảng những năm 1980 trở đi, số lượng virus tăng vọt cùng với sự

phát triển của máy tính cá nhân. Đại diện của giai đoạn này có thể xét đến

virus Brain xuất hiện năm 1986 và virus Lehigh xuất hiện năm 1987.

Sau đó một thời gian ngắn bắt đầu xuất hiện thuật ngữ “worm” chỉ

những phần mềm có khả năng tự lây lan qua mạng. Năm 1987, một trong

những worm đầu tiên là Christma Exec có khả năng lây lan qua e-mail giữa

13

các mainframe IBM, đây cũng là một trong những ví dụ đầu tiên của việc lừa

đảo theo kiểu “social engineering”, người sử dụng bị đánh lừa để thực thi

virus bởi vì nội dung của email cho biết nếu được thực thi nó sẽ vẽ một cây

thông Noel, và đúng là worm có thực hiện việc vẽ một cây thông Noel lên

màn hình (bằng cách sử dụng ngôn ngữ kịch bản REXX) nhưng đồng thời nó

cũng gửi một bản sao của mình tới những người sử dụng khác nằm trong danh

sách email của nạn nhân. Những người sử dụng đó rất tin tưởng vì nhận được

email từ người họ quen biết và họ cũng mở email ra.

Tháng 11 năm 1988, Robert Morris Jr. viết ra worm Morris lây lan tới

6000 máy tính chỉ trong vài giờ (khoảng 10% số máy trên Internet tại thời

điểm đó). Tuy nhiên sau đó worm này bị phát hiện và tiêu diệt bởi một lỗi lập

trình của nó là tiến hành lây lại trên các máy tính đã bị nhiễm từ trước, dẫn

đến việc giảm tốc độ đáng kể ở máy tính đó nên dễ bị phát hiện.

1.2.2. Giai đoạn thứ hai (1990-1998)

Giai đoạn thứ hai diễn ra trong khoảng những năm 1990 đến 1998 đánh

dấu nhiều hoạt động của virus hơn là worm mặc dù những kỹ thuật tiên tiến

của virus đã có tác động rất mạnh mẽ lên quá trình phát triển của worm.

Trong thời kỳ này, virus bắt đầu chuyển từ hệ điều hành DOS sang tấn công

hệ điều hành Windows, xuất hiện các virus macro, các virus bắt đầu sử dụng

kỹ thuật đa hình để ngụy trang tránh bị phát hiện và đặc biệt là xu hướng sử

dụng e-mail như là một công cụ để phát tán.

Trong thời kỳ này các virus sử dụng dấu hiệu nhận dạng bằng các từ

khóa nên dễ dàng bị phát hiện khi các phần mềm diệt virus tiến hành quét và

phân tích file. Để đối phó, ban đầu virus sử dụng thuật toán mã hóa để che

dấu sự tồn tại của mình, tuy nhiên để thực hiện việc này virus phải xây dựng

cả thủ tục mã hóa và thủ tục giải mã và vẫn có yếu điểm nên vẫn bị các phần

mềm diệt virus phát hiện.

14

Khoảng năm 1989, virus sử dụng kỹ thuật ngụy trang đa hình

(polymorphism) xuất hiện, đây là một kỹ thuật phức tạp cho phép virus tự

biến đổi để tránh bị các công cụ dò tìm phát hiện.

Cũng trong khoảng thời gian này, một số hacker đã tạo ra các bộ công

cụ phát triển (toolkit) có giao diện dễ sử dụng cho phép các hacker khác

(thậm chí không cần có kiến thức chuyên sâu về virus) cũng có thể tạo ra các

virus mới có tính năng lây lan và phá hoại tương đối mạnh, sản phẩm được

đánh giá là xuất sắc nhất của các toolkit là virus Anna Kournikova. Virus này

giả làm một bức ảnh dạng JPG của ngôi sao quần vợt Anna Kournikova được

đính kèm theo một e-mail. Nếu đoạn VBScript được thực hiện, e-mail chứa

virus sẽ sao chép chính nó tới mọi địa chỉ nằm trong sổ địa chỉ của Outlook.

Năm 1995 đánh dấu sự xuất hiện của virus macro đầu tiên có tên gọi là

Concept, virus này được viết để lây nhiễm vào file normal.dot của Microsoft

Word sử dụng cho hệ điều hành Windows 95.

Những virus macro có những lợi thế do rất dễ viết và chạy được trên

nhiều platform khác nhau. Tuy nhiên, đa số người sử dụng hiện giờ đều biết

cách bỏ tính năng thực hiện các macro trong Office và vì vậy virus đã bị mất

đi tính phổ biến cũng như các lợi thế của mình.

1.2.3. Giai đoạn thứ ba (1999-2000)

Giai đoạn thứ ba kéo dài từ năm 1999 tới cuối năm 2000 được đánh

dấu bằng sự phát triển mạnh mẽ của trào lưu phát tán virus qua email. Tháng

1 năm 1999, sâu Happy99 đã lây qua e-mail với file đính kèm có tên

Happy99.exe.

Khi file đính kèm được thực hiện, bề ngoài nó hiển thị pháo hoa chào

năm mới 1999 trên màn hình, nhưng cũng bí mật sửa file WSOCK32. DLL

(được Windows sử dụng cho mục đích truyền thông Internet) với một Trojan

cho phép worm có thể chèn bản sao của nó vào trong các tiến trình truyền

15

thông. File WSOCK32.DLL ban đầu được đổi tên thành WSOCK32.SKA.

Mỗi e-mail do người sử dụng gửi đi đều chứa worm.

Tháng 3 năm 1999, virus Melissa lây lan sang 100.000 máy tính trên

thế giới chỉ trong 3 ngày.

Tháng 6 năm 1999, worm ExploreZip giả mạo giao diện của file

WinZip và gắn vào email để lây lan. Nếu được thực hiện, nó sẽ hiển thị một

thông báo lỗi, nhưng thao tác thật sự của worm này là bí mật sao chép chính

nó vào trong thư mục những hệ thống của Windows hoặc tự nạp vào trong

Registry. Nó tự gửi mình qua e-mail sử dụng Microsoft Outlook hoặc

Exchange tới các địa chỉ nằm trong hộp thư. Nó theo dõi tất cả các email đến

và tự trả lời người gửi với một bản sao của mình.

Đầu năm 2000, virus BubbleBoy xuất hiện chứng minh một máy tính

có thể bị lây nhiễm chỉ bằng cách xem trước (preview) e-mail mà không cần

phải mở email đó ra. Nó tận dụng một lỗ hổng bảo mật trong Internet

Explorer cho phép tự động thực hiện VB Script nhúng trong thân của email.

Virus được gửi tới như e-mail với tiêu đề "BubbleBoy is back” và nội dung

email có chứa đoạn mã VBScript của virus. Nếu email được đọc bằng

Outlook, script sẽ được chạy cho dù email mới chỉ được đọc bằng chức năng

“preview”. Một file được bổ sung vào trong thư mục khởi động của Windows,

như vậy khi máy tính bắt đầu khởi động lại, virus sẽ gửi bản sao của nó tới tất

cả các địa chỉ email nằm trong Outlook.

Tháng 5 năm 2000, worm Love Letter lây lan rất nhanh dưới dạng một

e-mail với subject "I love you" và file đính kèm có đuôi dạng text để lừa

người sử dụng đọc trong khi thực ra đó là một đoạn VBScript. Khi được thực

hiện, worm sẽ cài đặt bản sao của mình vào trong thư mục hệ thống và sửa

đổi Registry để bảo đảm rằng file này được chạy mỗi khi máy tính khởi động.

Love Letter cũng lây lan sang nhiều kiểu file khác nhau trên ổ đĩa cục bộ và

các thư mục dùng chung chia sẻ qua mạng. Khi lây sang một máy tính khác,

nếu Outlook đã được cài đặt, worm sẽ gửi email có bản sao của nó tới bất cứ

16

địa chỉ nào trong sổ địa chỉ. Ngoài ra, worm còn tạo một kết nối IRC và gửi

bản sao của nó tới mọi người khác cũng kết nối tới kênh IRC đó, nó cũng tải

xuống một Trojan chuyên thu thập địa chỉ email và password.

Tháng 10 năm 2000, worm Hybris cũng bắt đầu lây lan qua email theo

kiểu đính kèm. Khi được thực hiện, nó sửa file WSOCK32. DLL để theo dõi

quá trình truyền thông của máy tính. Với mỗi e-mail gửi đi, nó cũng gửi một

bản sao của mình cho cùng người nhận. Điều nguy hiểm nhất là nó có khả

năng tự tải về các bản nâng cấp từ một địa chỉ trên mạng.

1.2.4. Giai đoạn thứ tư (2001 - )

Giai đoạn của những worm hiện đại bắt đầu từ năm 2001 đến tận ngày

nay. Chúng có khả năng lây lan rất nhanh và mức độ tinh vi rất cao với các

đặc trưng như:

• Kết hợp nhiều kiểu tấn công khác nhau.

• Lây nhiễm lên nhiều loại đối tượng khác nhau (Linux, mạng ngang

hàng, tin nhắn …)

• Tự động tải về các bản nâng cấp từ Internet

• Phần phá hoại đặc biệt nguy hiểm

• Vô hiệu hóa phần mềm diệt virus

Ngày 12 tháng bảy năm 2001, sâu Code Red xuất hiện bắt đầu khai

thác lỗi tràn bộ đệm trong MS IIS web server (mặc dù lối này mới được công

bố ngày 18 tháng 6 năm 2001) và lây nhiễm cho 200.000 máy tính trong 6

ngày mặc dù chúng có lỗi trong cơ chế tìm kiếm. Cuối tháng 7, phiên bản thứ

2 của Code Red I (Code Red v2) đã được sửa lỗi nên có khả năng lây lan rất

nhanh, chỉ trong 14 giờ nó đã lây nhiễm cho hơn 359.000. Phần phá hoại của

Worm này đồng loạt tấn công website www.whitehouse.gov.

Sau đó ít lâu bắt đầu xuất hiện các worm có khả năng disable các antivirus

như Klez và Bugbear vào tháng 10 năm 2001, một số worm khác còn tiến

hành ghi lại các thao tác bàn phím của người sử dụng để gửi về cho hacker.

17

Tháng 8 năm 2003 xuất hiện worm Blaster khai thác lỗi của Windows DCOM

RPC để lây lan (lỗi này được công bố tháng 7 năm 2003), phần phá hoại của

worm này cho phép tấn công kiểu từ chối dịch vụ (DoS – Denial of Services)

để tấn công tới Microsoft Web site “windowsupdate.com” vào ngày 16 tháng

8 năm 2003.

Ngày 18 tháng 8 xuất hiện thêm 2 worm là Welchia và Nachi cũng lây lan

bằng cách khai thác lỗi RPC DCOM như Blaster. Điều đáng chú ý là nó lại cố

gắng diệt Blaster khỏi máy bị lây nhiễm bằng cách tải về bản vá lỗi từ webste

của Microsoft để sửa lỗi RPC DCOM.

Worm Sobig.F xuất hiện và lây lan rất nhanh ngay sau đó. Ngày 19 tháng 8,

chỉ sau khi Blaster xuất hiện 7 ngày. Phiên bản gốc Sobig.A được phát hiện

tháng 2 năm 2003, và liên tục được cải tiến đến phiên bản hoàn thiện là

Sobig.F.

1.3. Các xu hướng phát triển

Ta nhận thấy một số xu hướng chính trong việc lây lan và phá hoại của

virus trong thời gian qua như sau:

• Worm Blaster mở đầu xu hướng nhanh chóng rút ngắn thời gian giữa

thời điểm phát hiện lỗi và sự xuất hiện của worm nhằm khai thác lỗi đó.

• Worm Sobig cho thấy những người viết chúng có cách làm việc rất

chuyên nghiệp (thử nhiều phiên bản, cải tiến chúng để đạt được bản tốt

nhất, như quá trình phát triển các phiên bản beta ở phần mềm), và nếu

các phiên bản này được viết bởi những người khác nhau thì chúng lại

cho thấy sự phối hợp rất chặt chẽ trong thế giới ngầm.

• Các worm hiên đại hầu như đều có phần phá hoại cho phép thực hiện

truy nhập máy tính từ xa để ăn cắp thông tin cũng như thực hiện tấn

công đến một số địa chỉ định trước theo ngày giờ đã định hoặc theo tín

hiệu điều khiển từ hacker.

18

Từ đó có thể đi đến một số nhận định sơ bộ về xu hướng phát triển của

virus trong thời gian ngắn trước mắt:

• Trước hết, xu hướng bùng phát mạnh mẽ về số lượng và độ nguy hại

của virus nói riêng và các phần mềm độc hại nói chung nhiều khả năng

xảy ra trong tương lai gần. Các phần mềm vẫn tiếp tục có lỗi và sẽ luôn

luôn bị những người viết virus khai thác. Bản vá lỗi phần mềm sẽ vẫn

tiếp tục là vấn đề khó giải quyết thấu đáo nhất.

• Thứ hai, các virus và worm có thể xuất hiện rất sớm ngay sau khi lỗi

bảo mật vừa được phát hiện ra, điều này làm tăng cơ hội lây lan của

chúng thông qua các hệ thống không được bảo vệ.

• Thứ ba, các virus và worm đã rất thành công trong việc tìm kiếm và sử

dụng các vật trung gian truyền nhiễm khác như mạng ngang hàng, tin

nhắn nhanh, các thiết bị không dây v.v.. điều này cũng hỗ trợ cho việc

tăng nhanh tốc độ lây lan của virus.

• Thứ tư, các worm trong tương lai sẽ luôn được cải tiến dựa trên phiên

bản trước cho đến khi đạt được hiệu quả nhất. Vì thế khả năng bùng

phát đợt worm có tốc độ lây lan nhanh là rất dễ hiểu. Tiếp tục xu hướng

hiện tại, nhiều worm có khả năng tấn công các lỗi chỉ trong vài phút.

19

CHƯƠNG 2

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐẶC TRƯNG

2.1. Boot virus

Boot virus xuất hiện trong giai đoạn đầu của virus máy tính, đây là thời

kỳ của những thế hệ máy tính cá nhân đầu tiên sử dụng bộ vi xử lý của Intel

và hệ điều hành DOS của Microsoft, lẽ dĩ nhiên virus máy tính cũng tận dụng

ưu thế vượt trội của những bộ vi xử lý cũng như tính phổ biến của hệ điều

hành này để khuyếch trương ảnh hưởng của mình.

Khi máy tính khởi động, trước hết một đoạn mã nằm trong ROM sẽ

được thi hành để thực hiện quá trình tự kiểm tra khi khởi động (Power On

Self Test – POST), nếu kết quả kiểm tra tình trạng các thiết bị là bình thường

thì đoạn mã nằm trong boot sector (với ổ đĩa mềm) hoặc master boot (với ổ

đĩa cứng) sẽ được đọc vào trong RAM tại địa chỉ 0:7C00h và được trao quyền

điều khiển máy tính.

Boot sector có dung lượng 512 byte, sau khi trừ đi phần dành cho bảng

tham số đĩa (Bios Parameter Block – BPB) thì dung lượng còn lại quá ít nên

đoạn mã trong boot sector chỉ thực hiện một số chức năng cơ bản nhất như

sau:

• Thay lại bảng tham số đĩa mềm.

• Định vì và đọc sector đầu tiên của root vào địa chỉ 0:0500h

• Dò tìm và đọc hai file hạt nhân của DOS là MSDOS.SYS và IO.SYS

Trong quá trình trên có một điểm sơ hở là lúc đoạn mã trong ROM trao

quyền điều khiển cho đoạn mã trong boot sector mà không quan tâm nó sẽ

thực hiện những thao tác gì. Lợi dụng sơ hở này, boot virus được thiết kế để

thay thế cho đoạn mã chuẩn của boot sector, lúc này boot virus được nạp vào

RAM trước tiên và toàn quyền điều khiển máy tính thực hiện các thao tác

20

theo ý đồ của người viết rồi mới gọi và trả lại quyền điều khiển cho đoạn mã

chuẩn của boot sector.

Tuy nhiên, có một vấn đề cần phải giải quyết là khi boot virus chèn

đoạn mã của nó vào boot sector thì đoạn mã chuẩn của boot sector sẽ phải

được lưu vào đâu trên đĩa vì bản thân đoạn mã của boot virus không thể thay

thế hoàn toàn cho đoạn mã chuẩn của boot sector được. Nếu không có cơ chế

lưu lại đoạn mã chuẩn này, đặc biệt là bảng tham số đĩa BPB thì virus sẽ mất

kiểm soát đối với ở đĩa. Chính từ các cách xử lý đối với đoạn mã chuẩn trong

boot sector mà boot virus được chia làm hai loại như sau:

SB virus (Single Boot virus)

Kích thước virus nằm trọn trong một sector. Đoạn boot sector chuẩn

được lưu lại tại một ví trí xác định trên đĩa. Nhược điểm của SB virus ở chỗ

nếu đoạn boot sector chuẩn bị ghi đè lên vì một lý do nào đó thì máy tính sẽ

không khởi động được nên virus sẽ bị phát hiện dễ dàng.

DB virus (Double Boot virus)

Có nhiều chức năng hơn SB virus nên kích thước lớn hơn một sector,

đoạn mã nằm trong boot sector chỉ có nhiệm vụ tải thân virus vào thường trú.

Thông thường với cả SB virus và DB virus, vị trí lý tưởng nhất để giấu

đoạn mã của boot sector chuẩn là các sector không sử dụng của Partition

table.

2.1.1. Cấu trúc chương trình

Do đặc điểm boot virus được thực hiện trước cả hệ điều hành nên nó có

ưu thế là không bị phụ thuộc vào bất cứ hệ điều hành nào nhưng cũng có một

nhược điểm là không sử dụng được các dịch vụ có sẵn của hệ điều hành mà

phải tự thiết kế toàn bộ các thủ tục của mình.

Vì chỉ được thực hiện một lần khi máy tính khởi động, thường boot

virus phải thường trú trong bộ nhớ để có thể được xử lý nhiều lần, do đó

chương trình boot virus được chia làm hai phần chính như sau:

21

Phần cài đặt

Là phần được thực hiện đầu tiên sau khi được trao quyền điều khiển từ

đoạn mã nằm trong ROM. Chịu trách nhiệm tải phần thân vào bộ nhớ, thay

thế các ngắt để đảm bảo giám sát liên tục được các hoạt động của hệ thống.

Ta có thể mô tả hoạt động của phần cài đặt bằng lưu đồ thuật toán sau:

+

Đã tồn tại

trong bộ nhớ

Thoát

+

-

Đọc phần thân virus

Chuyển virus vào

thường trú

Đặt lại các ngắt

+

Đã lây

đĩa cứng

-

Lây

Đọc boot chuẩn vào

địa chỉ 7C00h

JMP 7C00h

Hình 2.1. Phần cài đặt của Boot virus

22

Dễ thấy chức năng đọc thân virus chỉ có ở DB virus vì với SB virus thì

toàn bộ chương trình được đọc ngay khi nạp boot sector.

Phần thân

Thực hiện việc kiểm tra và lây lan trên các đối tượng thích hợp, phá

hoại chương trình hoặc dữ liệu v.v..có thể mô tả bằng lưu đồ thuật toán như

sau:

Điều kiện

lây nhiễm

-

Thoát

+

Đã lây

đĩa (mềm)

-

Đọc

boot sector chuẩn

Tạo

boot sector giả

Cất boot chuẩn

Ghi boot giả

Hình 2.2. Phần thân của Boot virus

23

2.1.2. Các kỹ thuật chính

Kiểm tra tính tồn tại duy nhất

Trong quá trình lây lan trên đĩa, virus phải kiểm tra để đảm bảo chỉ lây

mỗi đĩa một lần để không làm chậm hoạt động của hệ thống. Thông thường

để kiểm tra tính tồn tại của mình, virus hay tìm mã nhận dạng (key value), mã

này có một giá trị đặc biệt và được lưu tại một vị trí được xác định trên đĩa

tùy từng virus, nếu tìm thấy mã này tức là đã lây rồi, sẽ không tiến hành lây

lại nữa.

Đoạn mã sau được trích từ source code của virus Brain ver.1 để minh

họa cho kỹ thuật kiểm tra tính duy nhất, điều cần chú ý là mã nhận dạng của

virus Brain là 1234h:

mov

cmp

jne

ax,word ptr cs:store+4

ax,1234h

bp0190

mov

jmp

switch,1

short bp0220

Kỹ thuật này có một nhược điểm là nếu nhiều virus lại chọn cùng một

vị trí để lưu mã nhận dạng của mình sẽ dẫn đến việc nhận dạng sai, sau này

các boot virus khắc phục bằng kỹ thuật kiểm tra đoạn mã lệnh tương ứng của

nó trong vùng nhớ và trên boot sector.

Trước khi vào thường trú virus cũng phải kiểm tra xem trước đó nó đã

được nạp vào trong vùng nhớ chưa, nếu đã được nạp rồi thì thôi vì quá trình

nạp một virus nhiều lần vào vùng nhớ sẽ làm chậm quá trình khởi động, ảnh

hưởng đến việc nạp và thi hành các chương trình khác, giảm vùng nhớ quy

ước đi nhiều gây sự chú ý không cần thiết của người sử dụng.

24

Thường trú trong bộ nhớ

Boot virus muốn tăng khả năng lây lan (cũng là khả năng tồn tại) của

mình thì bắt buộc phải vào thường trú trong bộ nhớ, thường sẽ phải thường

trú trong vùng nhớ cao nhất có thể được.

Thông thường hệ điều hành chỉ quản lý được dung lượng bộ nhớ quy

ước do BIOS quy định được ghi trong địa chỉ 0:0413h sau quá trình POST,

lợi dụng điều này boot virus sẽ thay đổi giá trị nằm trong địa chỉ 0:0413h sau

khi đã trừ đi dung lượng bộ nhớ nó cần sử dụng.

Đoạn mã sau được trích từ source code của virus Brain ver.1 để minh

họa cho kỹ thuật thường trú trong bộ nhớ cao:

mov

sub

ax,bw0413

ax,7

mov

bw0413,ax

Kỹ thuật này có một nhược điểm là nếu máy tính khởi động lại (reset)

thì quá trình kiểm tra bộ nhớ không được thực hiện lại, do đó virus lại giảm

kích thước trong địa chỉ 0:0413h đi một lần nữa, vì thế dễ gây chú ý cho

người sử dụng khi thấy dung lượng vùng nhớ ngày càng bị thu hẹp. Để khắc

phục điều này virus phải tiến hành kiểm tra tính tồn tại trong vùng nhớ trước

khi cài đặt.

Lây lan

Sau khi vào thường trú trong bộ nhớ, virus sẽ chiếm ngắt 13h là ngắt

thực hiện các tác vụ đọc, ghi đĩa để đảm bảo lây lan sang các đĩa khác.

Trước hết virus sẽ đọc boot sector lên để kiểm tra xem đã bị lây chưa

bằng kỹ thuật kiểm tra tính duy nhất, nếu chưa lây, virus sẽ tạo ra một boot

sector giả với đoạn mã của mình, đoạn boot giả này sẽ được ghi vào vị trí của

boot sector còn boot sector chuẩn sẽ được lưu vào một vùng xác định trên đĩa.

25

Đoạn mã sau được trích từ source code của virus Brain ver.1 để minh

họa cho kỹ thuật thay ngắt 13h, ngắt cũ được chuyển sang thành 6Dh:

xor

ax,ax

mov

ds,ax

ax,bw004c

bw01b4,ax

ax,bw004e

bw01b6,ax

ax,offset bp0120

bw004c,ax

ax,cs

bw004e,ax

Cùng với việc chiếm ngắt, virus cũng phải bảo toàn được bảng tham

số đĩa BPB để làm dữ liệu đầu vào cho các thao tác truy xuất đĩa.

Điều kiện phá hoại

Đặc tính phá hoại không bắt buộc phải có trong thân virus, chính vì thế

sự phá hoại của virus có thể rất đa dạng, từ việc chỉ đưa ra các thông báo đùa

cợt cho đến việc phá hoại một phần hay toàn bộ dữ liệu trên đĩa.

Để khởi động thủ tục phá hoại, virus cần căn cứ vào một điều kiện nào

đó, các điều kiện này có thể được xác định trước hoặc ngẫu nhiên.

Ngụy trang

Ngụy trang là một kỹ thuật ra đời sau nhưng rất cần thiết để virus giảm

khả năng bị phát hiện bởi các phần mềm có khả năng can thiệp vào cấu trúc

của đĩa. Vì boot virus luôn thay chỗ cho boot sector chuẩn nên khi có yêu cầu

đọc boot sector của các phần mềm hệ thống nếu boot virus không trả về được

bản boot sector chuẩn sẽ bị phát hiện ngay nên thông thường các boot virus sẽ

26

liên tục giám sát các thao tác đọc đĩa, nếu có yêu cầu đọc boot sector của một

phần mềm khác thì boot virus sẽ đọc bản chuẩn từ vị trí cất giấu để che mắt

các chương trình hệ thống.

Đoạn mã sau được trích từ source code của virus Brain ver.1 để minh

họa cho kỹ thuật ngụy trang, nếu có yêu cầu đọc boot sector thì gọi thủ tục

đọc boot sector chuẩn.

cmp

ja

ah,2

dl,2

bp014

ch,0

cmp

jne

bp013

dh,0

cmp

je

bp015

ifncnt

bp0140

short bp015

bp024

switch,0

ifncnt,4

ax

bp013: dec

jne

jmp

bp014: jmp

bp015: mov

mov

push

bx

push

cx

push

dx

mov

drivno,dl

cx,4

mov

27

2.2. File virus

Dễ thấy số lượng và cả chất lượng của các file virus vượt trội hơn hẳn

các boot virus do chúng được chạy trên nền của hệ điều hành nên có thể tận

dụng toàn bộ các ưu thế của hệ điều hành để thực hiện các ý đồ của mình. File

virus được phân làm hai loại chính như sau:

TF Virus

Virus thuộc loại này không thường trú trong bộ nhớ, không chiếm các

ngắt, khi được trao quyền nó sẽ tìm một hoặc nhiều file khác để lây lan.

RF Virus

Có thường trú trong bộ nhớ, khống chế hoạt động của máy tính bằng

cách chiếm các ngắt (phổ biến nhất là ngắt 21h) để tiến hành lây lan.

2.2.1. Cấu trúc chương trình

Do nguyên tắc hoạt động khác nhau nên cấu trúc của TF Virus và RF

virus cũng khác nhau.

TF Virus

Vì nguyên lý làm việc đơn giản, không thường trú và không chiếm ngắt

nên cấu trúc của một TF virus thường bao gồm ba phần chính:

Phần lây lan

Để đảm bảo sự tồn tại của mình, TF virus phải có phần lây lan càng

mạnh càng tốt, tuy nhiên việc lây nhiều file cũng dẫn tới hậu quả là làm chậm

tốc độ của hệ thống nên dễ bị phát hiện. Ta có thể mô tả hoạt động của phần

lây lan bằng lưu đồ thuật toán sau:

28

-

Phá hoại

Tìm file

+

Trả lại dữ liệu

Đã lây

-

Trả lại điều

khiển

Lây

Hình 2.3. Phần lây lan của File virus

Để lây lan vào file đối tượng, thường file virus hay sử dụng một số

phương pháp sau (chung cho cả hai loại RF virus và TF virus):

• Chèn đầu: Thường áp dụng để lây lên các file kiểu .COM do đặc điểm

của file dạng này luôn có đầu vào cố định là 100h sau đầu đoạn do

vùng 100h này được dành cho đoạn đầu chương trình (Program

Segment Prefix – PSP). Virus sẽ chèn đoạn mã của mình vào đầu file

đối tượng và đẩy đoạn mã của file này dịch đi một đoạn đúng bằng kích

thước của virus. Ưu điểm là dễ thường trú trong bộ nhớ nhưng nếu kích

thước file đối tượng lớn thì việc dịch chuyển file sẽ lâu, dễ bị phát hiện.

• Nối file: Virus sẽ nối đoạn mã của mình vào cuối chương trình đối

tượng và phải định vị lại lệnh nhảy để chuyển điều khiển đến cho đoạn

mã virus chứ không phải cho file đối tượng.

• Chèn giữa: Virus sẽ ghi đoạn mã của mình vào vùng trống trong file

đối tượng (như stack). Ưu điểm của phương pháp này là không làm

tăng kích thước chương trình lên nhiều, thậm chí không tăng nhưng lại

hay gây ra lỗi nếu lạm dụng stack hoặc buffer của chương trình đối

tượng.

29

Phần phá hoại

Không nhất thiết phải có, phương thức phá hoại cũng vô cùng đa dạng.

Phần dữ liệu

Chứa các dữ liệu nội tại của chương trình virus và các dữ liệu của

chương trình đối tượng đang bị chiếm quyền.

RF Virus

Do phải giải quyết vấn đề thường trú và chiếm ngắt nên cấu trúc của

RF Virus phải có thêm phần cài đặt, hoạt động của phần cài đặt có thể biểu

diễn qua lưu đồ thuật toán như sau:

+

Đã

thường trú ?

-

Chiếm ngắt và

thường trú

Phá hoại

Trả lại dữ liệu

Trả lại điều khiển

Hình 2.4. Phần cài đặt của RF virus