Windows .lib 文件后门注入

alyssa

转载于：_emmm_ 看雪学苑

lib文件在windows下有两种形式出现，第一种就是普通的静态库，第二种是作为dll的导入库。
接下来我来分享一下如何在这两种lib文件中注入后门代码，使程序编译后生成的exe在运行时候自动。
执行我们后门，并且不影响正常lib的功能。

1. 注入原理
首先大致说一下lib的文件格式，用压缩文件可以打开lib文件，里面可以看到许多的obj文件(几个cpp就有几个obj)。


lib实际上就是一堆Obj文件打包在了一起，当然还有一些额外的信息，这个之后再说。

只要我们把我们的后门程序backdoor.lib 和 正常的lib合并到一起，这样我们的后门代码就有机会被执行。

但是这样做还有几个问题：
① 包含后门代码的Obj文件在生成exe的过程中会被链接吗？
如果obj中有符号被引用的话，这个obj才会被链接。否则不会。
② 如果obj被链接进去 ，怎么做才能使程序启动时自动执行我们的代码？
在我们的后门代码中写一个全局对象，利用全局对象的构造函数，使它在main等函数之前自动执行。

2.实现
现在我们要解决的问题是，想办法使程序链接我们的后门代码的obj。
首先来了解一下obj文件格式。


这里我们只分析这种的coff格式，在研究的过程中还发现了另一种 Microsoft CLI ByteCode 的obj文件，我们这里不讨论。(vs编译时候选择链接时生成代码，最后生成的lib文件中包含的obj就是这种)

COFF格式总览:


这个相比于PE格式还是简单了很多。我们可以使用CoffViewer这个工具来查看obj文件:

我们可以在原本的lib文件中的每一个obj文件中加入一段代码，在这段代码中引用后门代码中的函数。这样程序在编译的时候，在处理正常的obj文件时发现引用了一个外部符号，最终在包含后门代码的obj文件中找到了，这样这个obj就会被链接进程序。

虽然obj文件格式不算复杂，但是相比于上面这种方法还有一种更简单的方法，就是直接在SymbolTable 里面加入一个外部符号即可，(这个外部符号的定义需要在我们的后门代码中)。

笔者在实验的过程中发现，只要添加一个外部符号，不论有没有使用到这个符号，都无法通过编译。
所以我们现在的目标就是在符号表里面添加一项。

相关的数据结构:

1. typedef struct _FILEHEADER
   
2. {
   
3.     unsigned short machine;     // 平台名
   
4.     unsigned short numberOfSections;// 区段数
   
5.     unsigned long  timeDateStamp;   // 时间戳
   
6.     unsigned long  pointerToSymbolTable;        // 符号表文件偏移
   
7.     unsigned long  numberOfSymbols;                // 符号总个数
   
8.     unsigned short sizeOfOptionalHeader;        // 可选头长度
   
9.     unsigned short characteristics;                // 文件标记
   
10. 
    
11. } FILEHEADER, *PFILEHEADER;
    
12. 
    
13. /*
    
14. 最大为8个字节的,以’\0’为结尾的ASCII字符串.用于记录区段的名字
    
15. .区段的名字有些是特定意义的区段. 如果区段名的数量大于8个字节,
    
16. 则name的第一字节是一个斜杠字符:’/’,接着就是一个数字,
    
17. 这个数字就是字符串表的一个索引.它将索引到一个具体的区段名.
    
18. */
    
19. 
    
20. typedef struct  _SECTIONHEADER
    
21. {
    
22.     char name[8];                            // 段名
    
23.     unsigned long  virtualSize;                 // 虚拟大小  没有用
    
24.     unsigned long  virtualAddress;             // 虚拟地址 没有用
    
25.     unsigned long  sizeOfRawData;             // 区段数据的字节数
    
26.     unsigned long  pointerToRawData;         // 区段数据偏移
    
27.     unsigned long  pointerToRelocations;     // 区段重定位表偏移
    
28.     unsigned long  pointerToLinenumbers;     // 行号表偏移
    
29.     unsigned short  numberOfRelocations;     // 重定位表个数
    
30.     unsigned short  numberOfLinenumbers;     // 行号表个数
    
31.     unsigned long  characteristics;          // 段标识
    
32. }SECTIONHEADER, *PSECTIONHEADER;
    
33. 
    
34. #pragma pack(push, 2)
    
35. typedef struct _SYMBOL
    
36. {
    
37.     union {
    
38.         char name[8];               // 符号名称
    
39.         struct {
    
40.             unsigned long zero;     // 字符串表标识
    
41.             unsigned long offset;  // 字符串偏移
    
42.         };
    
43.     };
    
44.     unsigned long value;            // 符号值
    
45.     short          section;          // 符号所在段
    
46.     unsigned short type;            // 符号类型
    
47.     unsigned char Class;            // 符号存储类型
    
48.     unsigned char numberOfAuxSymbols;// 符号附加记录数
    
49. } SYMBOL, *PSYMBOL;
    
50. #pragma pack(pop)
    
51. 
    
52. typedef struct _STRIGTABLE{
    
53.     unsigned int Size;
    
54.     char         Data[1];
    
55. } STRIGTABLE, *PSTRIGTABLE;

复制代码

我们可以通过FileHeader找到符号表的位置，然后在符号表的后面 与 字符串表之前再插入一项。
注意:
① FileHeader里面的NumberOfSymbols 包含了numberOfAuxSymbols。
② 字符串表 = FileHeader→numberOfSymbols * sizeof(SYMBOL) + FileHeader→pointerToSymbolTable。
③ 一个auxSymbol和SYMBOL大小相同，都是18个字节。
先从原本的lib中提取出obj文件，然后在修改了obj之后，重新打包为lib (利用lib程序)。这时候编译就无法通过了，会提示链接时找不到符号。这时候把包含后门代码的obj也打包到这个lib里面，就能通过编译了，而且包含后门的obj文件也会被链接进去。

3. DLL导入库注入后门代码
前文提到lib有两种，一种是普通的lib文件，一种是dll的导入库。网上都是这么说的。

然而在研究的过程中，笔者发现这两种lib根本没有啥区别，只不过dll导入库里面的obj文件不包含代码段。而且dll的导入库里面还包含了一些其他的数据(也是COFF文件，但不是本文提到的Intel 80386 COFF object file)。

既然里面也包含obj文件，那么上文的方法能否也同样适用于这种lib文件，答案是可以的。
但是我们无法将该lib文件里面的数据用lib解压出来重新打包，因为lib程序只能打包obj文件。
有一种办法就是，手动解析lib文件，遍历其成员，如果是intel 80386 COFF Object File，我们就在它的符号表里面加一项。
lib文件格式分析:
lib文件格式还是很简单的，下面笔者带大家分析一下lib的格式。
lib格式总览
（1）8个字节的magic "!<arch>\n”
（2）后面跟着许多的members
每一个member的开头是一个header:

1. <div>struct ar_hdr {</div><div> char ar_name[16];</div><div> char ar_date[12];</div><div> char ar_uid[6];</div><div> char ar_gid[6];</div><div> char ar_mode[8];</div><div> char ar_size[10];</div><div> char ar_fmag[2];</div><div>};</div>

复制代码

都是字符串形式，但是要注意的是这些字符串未使用的部分不是字节’\x00’，而是空格符。
其中的ar_size指出和后面跟着的数大小，如果这个数是个奇数，后面的数据对齐到偶数，以’\x0a’ 去补齐。
之后跟着的就是文件数据。

Member分析:
每一个成员开头都有一个这样的header:

1. <div>struct ar_hdr {</div><div>    char ar_name[16];</div><div>    char ar_date[12];</div><div>    char ar_uid[6];</div><div>    char ar_gid[6];</div><div>    char ar_mode[8];</div><div>    char ar_size[10];</div><div>    char ar_fmag[2];</div><div>};</div>

复制代码

ar_name以字符’/’ 开头，接着跟着是文件的名称。

如果ar_name 为’//’ 的话，这意味着这是一个目录信息，它后面的数据信息中包含了该目录下所有的文件的名称 。(它的数据区是一个字符串表)


假设数据区包含了N条路径信息。那么之后的N个Members是具体的文件，并且每一个Member的name都是’/’ + 文件名称在字符串表中的偏移。

大部分的Member都是用来描述lib内包含的obj文件，但是lib的前两个Member是比较特殊的。经过对比多个lib文件后，笔者终于猜测出前两个Member数据区的格式:

第一个Member:
（1）ar_name 为 ‘/’
（2）数据区的格式:

1. DWORD NumberOfSymbols;  //该lib文件中的符号个数
   
2. DWORD ObjOffset;        //每个符号所在的obj 在lib文件中的偏移
   
3.                         //(注意是obj文件在lib中的偏移,Member的偏移)
   
4. //注意上面这些数据都是按大端方式存储

复制代码

字符串表，包含NumberOfSymbols个字符串。

第二个Member:
（1）ar_name为 ‘/’
（2）数据区的格式:

1. DWORD NumberOfObjs;                      //lib文件中包含的coff
   
2. DWORD OffsetOfObjs[NumberOfObjs];        //每一个coff文件在lib文件中的偏移
   
3. DWORD NumberOfSymbols;                   //符号个数
   
4. WORD  index[NumberOfSymbols];            //每一个符号位于第几个obj里面,从1开始

复制代码

字符串表，包含NumberOfSymbols个字符串。
好了，在知道了lib文件格式之后，我们可以随便修改里面的包含的obj文件了。在修改了lib之后，再利用lib程序将正常的lib和包含后门代码的静态库链接到一起就可以了。
这里就不详细说明具体做法了。

总结
前文dll导入库的注入方法中是通过手动修改lib文件，这种方法也是适用于一般的lib静态库的。
在手动修改lib文件之后，然后利用lib程序将正常的lib文件 与我们的后门程序打包到一起。这样就成功的将后门注入到lib中了。
笔者在实验过程中还发现了一些问题:

（1）c++代码有二进制兼容性问题，不同版本的编译器生成的lib文件无法使用。如果我们的后门程序是C++实现的话，如果用户在编译时候使用了被注入后门的lib文件， 这会导致用户在编译时候无法正常通过。所以我们的后门程序最好是用c语言去实现。而且尽量不要调用c语言运行库内的函数，最好使用windows 原生的API。
（2）如果是使用c语言的话，现在又出现了一个问题，如何在mian之前执行我们的后门代码？在gcc里面是有arrtibute属性的，但是msvc里面恐怕不行。这里笔者提供两种方法 (来源于网络):

C语言

1. <div>#pragma data_seg(".CRT$XIU")    </div><div>void * _ctor_ = func;</div><div>#pragma data_seg()</div>

复制代码

C++

1. <div>#pragma data_seg(".CRT$XCU")    </div><div>void * _ctor_ = func;</div><div>#pragma data_seg()</div>

复制代码

注意如果是C语言的话,func格式返回0代表成功，非0代表失败，这回导致程序退出。
效果展示:
dll文件:

1. <div>#include <stdio.h></div><div> </div><div>extern "C" __declspec(dllexport)</div><div>void add(int a,int b){</div><div>    printf("Hello World\n");</div><div>}</div>

复制代码

编译之后生成两个文件: TestDll.dll和TestDll.lib。
用压缩软件看一下 TestDll.lib。


实际上有四个文件，里面的txt是前文提到的前两个Member。
我们使用CoffViewer查看一下第一个TestDll.dll文件。


(可以思考一下为什么符号表是这些东西)
接着修改这个TestDll.lib，可以看到，写进去三个外部符号。


看一下TestDll2.lib:

看起来是没啥区别的，提取出第一个TestDll.dll来看一下:

这时候已经多了一个符号了。
vs编译一下看看效果:


现在当然不会通过编译，因为这个符号是定义在我们的后门代码里面的。
利用lib程序把后门和正常的lib文件打包到一起:


重新编译运行，可以看到后门程序上线: