针对SolarWinds供应链攻击简介

最近FireEye披露的UNC2452黑客组织入侵SolarWinds的供应链攻击让安全从业人员印象深刻。一是影响规模大,SolarWinds官方称受影响的客户数量可能有18000家。二是攻击者留下的后门程序-Sunburst,十分隐蔽和具有迷惑性,分析认为攻击者对SolarWinds Orion产品理解程度很深。

有证据表明,早在2019年10月,UNC2452黑客组织就一直在研究通过添加空类来插入代码的能力。因此将恶意代码插入原始SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll的时间可能很早,甚至可能是在软件构建编译之前。这就导致SolarWinds官方无意间对包含4000行恶意代码的DLL进行了数字签名,这样容易让恶意代码提升权限,并且很难被人发现。感染的Origin软件第一个版本是2019.4.5200.9083,在此几个月的时间内,用户通过下载受到感染的产品版本被感染。目前原始dll文件中没有发现存在动态拓展、也不存在横向移动等后渗透阶段的相关能力支持。

Sunburst后门总体流程

总体流程图

<cernter>(Sunburst的供应链攻击各阶段-图源:微软)</cernter>
Sunburst后门总体流程可以简单地概括为以下几个阶段:
(1)SolarWinds.BusinessLayerHost.exe加载SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll,并执行其中的恶意代码。
(2)代码通过9层环境检查,来判断当前环境上下文是否安全,是否应该继续执行。
(3)如果检查通过,尝试使用DGA算法生成的域名发送DNS上线通知,并检查DNS解析结果是否满足自身运行要求。
(4)DNS上线通知成功,则会尝试使用两种User-Agent和3种代理模式,与C2服务器建立起HTTP控制通道。
(5)Sunburst后门本身能处理的控制指令并不多,攻击者可以下载自定义的Payload,例如Cobalt Strike beacon,即TEARDROP进行进一步操作。
Sunburst后门的代码都在SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll这个文件中,这是个C#编写的.NET assembly,可以直接反编译查看源代码,分析其运行逻辑。主要涉及的三项技术为代码执行(Execution)、环境检测(Discovery)和C2通信(Command and Control)。

TTPs提取与分析

代码执行/Execution

红队视角

无论是红队后渗透还是真实APT攻击,第一步要在受害者的机器上运行起来控制程序(agent/implant/artifact)。Windows系统上的代码执行的方法有很多,也可以从多种角度进行分类和总结。这里作者将之分为以下三类:
(1)BYOB: Bring Your Own Binary,就是把后门、工具、武器编译成exe文件,上传到目标主机上并运行。这也是最直接的执行方式。缺点是需要不断的编译和上传、要处理杀软和EDR的静态检测等等。
(2)LotL: Living off the Land,可以理解为就地取材,利用Windows系统和应用程序来加载执行恶意代码,典型的案例就是利用powershell的攻击。这种方式利用白名单程序来加载,会有一定规避检查的优点,但会产生明显的父子进程关系和进程参数,容易被猎捕。
(3)BYOL: Bring Your Own Land,这也是FireEye提出的一种方法,在使用前两种方法建立了基本的代码执行能力后,在内存中加载并运行Windows的PE文件、.NET assembly文件。优点是跳过了静态文件查杀,不会明显产生进程间调用关系和进程调用参数,缺点是需要自己开发内存加载执行的代码,很多常规的命令需要自己重新实现。

Surburst实际攻击技巧

本次供应链攻击的Sunburst后门存在于SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll文件中,它的运行需要SolarWinds.BusinessLayerHost.exe这个合法的进程来加载,可以理解为是一种变形的Living off the Land执行方法。类似于DLL劫持,但相比于常规的DLL劫持,这类修改原始DLL的供应链攻击后门显得更加隐蔽。往往有以下特点:
(1)修改原有的DLL,不会产生多余的DLL文件落地
(2)程序加载DLL运行,不会产生子进程和进程参数
(3)供应商的信任进程不在常规进程检测名单,已知Windows lolbins检测规则无效
本次的DLL后门,可以看到作者很注重隐蔽(OpSec),代码中透露着检测对抗的思想,其隐蔽技巧表现为:
(1)DLL合法的数字签名,很大程度上规避了静态文件查杀:

(2)代码通过创建新线程,执行SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll.OrionImprovementBusinessLayer库目录下的Initialize函数开始恶意动作。DLL入口函数调用栈较深,通过6层的调用才开始执行代码,动态跟踪需要花费更多精力:

(3)代码使用自定义hash算法,常量字符串都进行hash处理,避免敏感字符串在传输流量和本地文件扫描时发现。实际使用的地方有9处,下图是进程名检测部分:

环境检测/Discovery

红队视角

红队技术传统技术往往高度关注进程列表检测、驱动列表检测的技巧:

进程检测

对于杀软和安全软件的检测,我们通常使用taskllist /v和tasklist /svc来检查进程和服务,可以认为这是一种手工判断+LotL的方法。这里推荐两款自动化的检测脚本和工具,大家可以根据自己的需求进行改造,结合内存加载实现BYOL的方式来检查安全软件。
(1)ProcessColor.cna,一款Cobalt Strike的插件脚本,可以帮助我们标记出常见的安全软件、监控软件、分析软件。

(2)Seatbelt的InterestingProcesses命令,C#开发的多功能信息搜集工具,可单独使用,可结合其他程序实现内存加载。

驱动检测

既然进程和服务都检测了,那么检测这些驱动有什么意义吗?

在常规的情况下,检查进程和服务名称就可以了解当前系统的安全软件运行情况,但是一些高级系统管理员会修改进程和服务的名称,我们就没办法判断了。Sunburst后门在环境检测中还检查了系统驱动,这些驱动大部分都是杀软和EDR产品使用的。这一点是值得红队人员借鉴的,下面以sysmon为例进行说明。

图中左侧为常规的sysmon安装,我们可以在进程和服务中找到sysmon。右侧只是简单地把sysmon进行重命名,安装之后我们在进程和服务的名字中已经找不到sysmon了,只能找到修改后的名称。这个时候查看驱动就很必要了,因为sysmon默认安装的驱动路径和名字并没有改变,如下图:

即使管理员在安装sysmon的时候将默认的驱动名称也改了,但是每个驱动都有一个唯一的altitude,要修改这个成本就很高了。sysmon的altitude是385201,如下图,可以对比上图,这个是不变的:

Sunburst实现的机制

SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll中的恶意代码对于运行环境的检查十分严格,一共有9层检测机制,只有当所有检测条件都通过时,其才会执行上线操作。
| 序号 | 检测机制 |
| ------------ | ------------ |
|1|通过哈希判断当前加载恶意DLL的进程名字是solarwinds.businesslayerhost.exe|
|2|恶意DLL的最后写入时间比当前时间至少提前12到14天,说明其会潜伏半个月左右才会执行|
|3|检查硬编码的命名管道583da945-62af-10e8-4902-a8f205c72b2e,避免多进程重复执行|
|4|检查恶意复用的配置选项ReportWatcherRetry,ReportStatus项不能为3,即Truncate退出状态|
|5|检查当前设备所在域,域名中不能包含哈希值校验的黑名单patternHashes中的一些字符串;域名不能匹配到正则表达式“(?i)([^a-z]|^)(test)([^a-z]|$)”,该表达式主要用来检查当前域名是不是测试用的域名;"(?i)(solarwinds)",猜测该表达式主要用来检测是否处于sloarwinds公司办公环境|
|6|检查第一个非回环启用网卡,不在IP黑名单中|
|7|检测进程Hash黑名单(含137个进程),确保当前环境中没有安全相关软件和服务程序,如:Windbg、 Autoruns、 Wireshark,并尝试关闭服务名单中的服务|
|8|检查当前环境中是否存在13个安全软件的驱动程序,如:groundling32.sys|
|9|主机解析“api.solarwinds.com”为指令的IP地址|

C2通信/Command and Control

代码运行起来,检测环境上下文是安全的,最后的一步就是和C2服务器进行通信了。Sunburst后门通过自定义的DGA算法生成C2域名,通过自定义DNS通道进行上线通知,通过自定义HTTP通道进行指令下发与数据回传。

红队视角

对于红队来说,最常规的出网协议是HTTP[S]和DNS协议,但是大多数情况是手动判断目标的网络环境后来选择C2通信的方式。虽然能够修改和自定义C2通信协议,无疑是规避流量检测的好方法,但是相对的成本会比较高,需要同时兼顾客户端和服务端,还需要保证通信质量。简易的做法是利用后渗透框架自身的配置来修改C2流量特征,比如Cobalt Strike、Empire、Covenant等工具都支持Malleable C2 profile的配置。
Sunburst后门这种使用DNS和HTTP协议结合的方式,让作者想起了Sliver C2这款工具的DNS Canary功能。虽然DNS Canary不是用来进行C2通信的,但是提供了一种红队监测蓝队是否分析了自己implant的思路。
Sliver C2生成的implant默认会使用符号混淆来避免杀软查杀,不会出现敏感字符串。但是当使用--canary/-c参数时,会将指定的DNS域名以常量字符串的形式嵌入implant中。并生成一个独一无二的DNS域名,如果蓝队人员分析我们的implant,发现这个域名,只要逆行了DNS解析,我们的C2服务器就会收到DNS查询请求,这说明我们的行动已经被发现。
如下图,红队人员在创建implant的时候,设置DNS canary为mews.cs.local,在生成的implant中,嵌入了mqrrzkj.news.cs.local.和kvn3g0-.news.cs.local两个域名。

当蓝队分析样本,尝试解析域名时,C2服务器就会收到告警。

告警信息如下:

Sunburst后门在该阶段的亮点

(1)很具有迷惑性的DnsRecords代码,用常规的变量名表达其他实际意义。
(2)对DGA生成的域名解析的IP地址,进行白名单、黑名单、等待名单的判断,确定网络解析环境是否安全才会继续执行。
(3)HTTP协议的一种User-Agent会采用SolarWinds产品的User-Agent,更加接近真实可信的流量。
(4)出网会检测代理设置,通过无代理、系统代理和SolarWinds本身配置的代理三种方式是尝试出网,连接C2服务器。
(5)高度迷惑性的C2服务器响应。
(6)高度迷惑性的DGA算法。
上述动作的具体表现为:

(1)具有高度迷惑性的DNS上线请求:恶意代码发送DNS请求并将返回的CNAME信息将保存至DnsRecords对象。

DNS查询如果请求失败,则设置随机7-9小时的休眠时间(代码如下图),进行休眠后再进行下一次尝试。

如请求成功,则首先判断是否存在CNAME信息,如不存在,则处理IP的最后两个字节,修改DnsRecords对象对应的字段:
length字段,此字段用于保存控制阶段应用的代理类型;
_type字段,此字段决定控制阶段使用的url以及对返回数据的解码方式;
A字段,此字段决定DNS请求查询阶段每次DNS请求之间的延时。
(2)对DGA生成的域名解析的IP地址,进行白名单、黑名单、等待名单的判断:检测到IP处于任一黑名单,将导致状态更改为Truncate,从而导致后续操作全部终止,并作标记此后不再尝试。IP黑名单列表:

IP地址 子网掩码 AddressFamilyEx类型
10.0.0.0 255.0.0.0 Atm内网IP黑名单
172.16.0.0 255.240.0.0 Atm内网IP黑名单
192.168.0.0 255.255.0.0 Atm内网IP黑名单
224.0.0.0 240.0.0.0 Atm内网IP黑名单
fc00:: fe00:: Atm内网IP黑名单
fec0:: ffc0:: Atm内网IP黑名单
ff00:: ff00:: Atm内网IP黑名单
41.84.159.0 255.255.255.0 Ipx外网黑名单
74.114.24.0 255.255.248.0 Ipx外网黑名单
154.118.140.0 255.255.255.0 Ipx外网黑名单
217.163.7.0 255.255.255.0 Ipx外网黑名单
20.140.0.0 255.254.0.0 ImpLink等待名单
96.31.172.0 255.255.255.0 ImpLink等待名单
131.228.12.0 255.255.252.0 ImpLink等待名单
144.86.226.0 255.255.255.0 ImpLink等待名单
8.18.144.0 255.255.254.0 NetBios白名单
18.130.0.0 255.255.0.0 NetBios白名单
71.152.53.0 255.255.255.0 NetBios白名单
99.79.0.0 255.255.0.0 NetBios白名单
87.238.80.0 255.255.248.0 NetBios白名单
199.201.117.0 255.255.255.0 NetBios白名单
184.72.0.0 255.254.0.0 NetBios白名单

上述表格中Atm代表内网IP黑名单,ImpLink代表外网IP黑名单,Ipx代表等待名单,NetBios代表白名单。如果返回的IP处于任一黑名单,则恶意代码退出并且设置标记永不再上线。
在进行进程、服务、驱动状态检查通过后,然后还会解析官方域名“api.solarwinds.com”判断是否为指定IP地址,如检验通过则进入后续的感染逻辑,整个逻辑可以用下图表示:

(3)高度迷惑性的User-Agent:当恶意代码从C2域名的CNAME DNS响应中成功检索到域,将产生一个新的执行线程,调用HttpHelper.Initialize方法来与C2服务器通信。

HttpHelper的构造函数会处理由DNS请求查询阶段决定的请求类型与代理类型,两种User-Agent,在正常情况下,第一种会用于Windows检查证书吊销列表。

第二种用于SolarWinds本身的通信过程,将伪装为SolarWinds正常请求链接或静态资源。

(4)高度迷惑性的代理配置:出网代理主要分为三类,无代理、系统代理和红色箭头标明的SolarWinds本身配置的代理,从这点也可以看出黑客组织对于SolarWins的了解的确十分深入。

最后组成了一个JSON文本,在其中添加了前面描述的userID,sessionID和一组其他不相关的数据字段。然后它将此JSON文档发送到C2服务器。
(5)高度迷惑性的C2服务器响应:如果C2通信成功,C2服务器将回复编码压缩后的数据,该数据中包含后门要执行的命令。C2服务器可能还会回复有关要报告的其他C2地址的信息:

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