勒索软件ShiOne加密机制深度分析

0x00 简介

本文是对勒索软件ShiOne加密机制的详细技术分析，该样本采用C#编写，结合了RSA和AES加密算法。我们将逐层剖析其加密流程，帮助安全研究人员深入理解勒索软件的运作机制。

0x01 加密方式概述

ShiOne采用典型的混合加密策略：

1. 密钥分发方式：离线预生成密钥并嵌入恶意软件（非对称密钥）
2. 加密算法组合：
   • RSA：用于加密AES密钥（非对称加密）
   • AES：用于实际文件加密（对称加密）
3. 密钥管理：
   • RSA公钥嵌入恶意软件
   • AES密钥动态生成并存储在加密文件中

0x02 加密主函数分析

样本MD5：408a97ac8fb82398187ffe6d4c5937d7

核心加密函数：crtp(string path)，该函数为每个文件单独调用，包含完整的加密流程。

关键函数调用链：

1. CreateSalt(32) - 生成AES密钥
2. GenerateRandomSalt() - 生成加密salt
3. Encryption(text) - 使用RSA加密AES密钥
4. AES_() - 实际文件加密函数

0x03 随机数生成机制

ShiOne使用安全的随机数生成器：

RNGCryptoServiceProvider rNGCryptoServiceProvider = new RNGCryptoServiceProvider();
byte[] array = new byte[size];
rNGCryptoServiceProvider.GetBytes(array);
return Convert.ToBase64String(array);

安全考量：

• 使用RNGCryptoServiceProvider而非System.Random
• 符合密码学安全随机数标准
• 每个文件使用独立随机数作为AES密钥基础

0x04 加密流程详解

1. AES密钥生成

string text = Program.CreateSalt(32); // 生成32字节随机数作为AES密钥基础

2. RSA加密AES密钥

string s = Program.Encryption(text); // 使用RSA公钥加密AES密钥

RSA公钥硬编码在恶意软件中，加密后的AES密钥将附加到文件末尾。

3. 文件加密过程

采用AES-CBC模式加密文件：

for (i = 0; i < num; i += array3.Length) {
    int len = fileStream.Read(array2, 0, array2.Length);
    array3 = Program.AES_(array2, bytes, array, len); // 实际加密操作
    fileStream.Seek((long)i, SeekOrigin.Begin);
    fileStream.Write(array3, 0, array3.Length);
}

AES加密参数：

• array2：原始文件数据
• bytes：CreateSalt生成的随机数（AES密钥基础）
• array：GenerateRandomSalt生成的salt
• len：待加密数据长度

4. 文件结构重组

加密完成后，文件按以下顺序写入：

1. salt值（文件起始位置）
2. RSA加密的AES密钥
3. 实际加密数据（包含每个块的IV）

0x05 技术要点总结

1. 混合加密架构：

   • RSA保护AES密钥
   • AES加密实际文件数据

2. 密钥管理特点：

   • RSA密钥对预先生成
   • 仅公钥嵌入恶意软件
   • 私钥由攻击者持有

3. 加密安全措施：

   • 使用密码学安全随机数生成器
   • 每个文件独立AES密钥
   • CBC模式配合动态IV

4. 文件结构特征：

   • 加密文件包含salt、加密密钥和密文
   • 块加密结构保留IV信息

0x06 解密可能性分析

由于ShiOne采用强加密实现：

• 没有已知的加密算法漏洞
• RSA私钥不可推导
• 暴力破解AES密钥不可行

唯一可行解密途径：

1. 获取攻击者持有的RSA私钥
2. 使用私钥解密文件中的AES密钥
3. 用AES密钥解密文件内容

0x07 防御建议

1. 预防措施：

   • 定期备份重要数据（3-2-1原则）
   • 禁用不必要的RDP访问
   • 保持系统和软件更新

2. 检测方法：

   • 监控异常的文件加密行为
   • 检测RNGCryptoServiceProvider的异常调用
   • 识别大量文件的修改模式

3. 应急响应：

   • 立即隔离感染主机
   • 保留加密样本用于分析
   • 不要支付赎金（不能保证解密）

本分析为安全研究人员提供了勒索软件加密机制的详细视角，有助于开发更有效的检测和防御方案。