内存蠕虫编写技术详解

1. 内存蠕虫概念

内存蠕虫是一种能够在程序内存中自我复制并移动的代码片段，它会：

• 在内存中不断复制自身
• 执行复制后的代码
• 将原始位置代码替换为NOP(0x90)指令
• 逐步"吃掉"可用内存空间

2. 实现原理

2.1 核心机制

1. 自我复制：将代码段复制到相邻内存区域
2. 执行转移：跳转到新复制的代码位置执行
3. 痕迹清理：将原位置代码替换为NOP指令
4. 循环执行：重复上述过程形成循环

2.2 关键技术点

• 精确计算shellcode长度
• 正确计算跳转偏移量
• 维护执行上下文
• 确保复制过程的原子性

3. 实现步骤

3.1 基础shellcode编写

以调用printf函数为例：

#include "stdio.h"
int main() {
    printf("begin\n");
    char *str="a=%d\n";
    __asm {
        mov eax,5
        push eax
        push str
        mov eax,0x00401070  // printf函数地址
        call eax
        add esp,8
        ret
    }
    return 0;
}

注意事项：

• 需要替换0x00401070为实际环境中printf的地址
• 最后必须包含ret指令以便返回复制代码

3.2 Shellcode转换

将上述汇编转换为shellcode形式：

char shellcode[] = "\xB8\x05\x00\x00\x00\x50\xFF\x75\xFC\xB8\x70\x10\x40\x00\xFF\xD0\x83\x**\x08\xc3";

长度计算：此例中shellcode长度为20字节

3.3 蠕虫代码实现

复制引擎(insect段)

insect:
    mov bl, byte ptr ds:[eax+edx]      ; 读取原位置字节
    mov byte ptr ds:[eax+edx+20], bl   ; 复制到新位置(偏移20字节)
    mov byte ptr ds:[eax+edx], 0x90    ; 原位置替换为NOP
    inc edx                            ; 计数器递增
    cmp edx, 20                        ; 检查是否复制完成
    je ee                              ; 完成则跳转
    jmp insect                         ; 否则继续复制

执行控制(ee段)

ee:
    add eax, 20         ; 调整基地址到新位置
    push eax            ; 保存寄存器
    call eax            ; 执行新位置的shellcode
    pop eax             ; 恢复寄存器
    xor edx, edx        ; 重置计数器
    jmp insect          ; 继续下一轮复制

3.4 完整实现代码

#include "stdio.h"
char shellcode[] = "\xB8\x05\x00\x00\x00\x50\xFF\x75\xFC\xB8\x70\x10\x40\x00\xFF\xD0\x83\x**\x08\xc3";

int main() {
    printf("begin\n");
    char *str = "a=%d\n";
    
    __asm {
        lea eax, shellcode
        push eax
        call eax        ; 首次执行shellcode
        pop eax
        xor edx, edx    ; 初始化计数器
        
    insect:
        mov bl, byte ptr ds:[eax+edx]
        mov byte ptr ds:[eax+edx+20], bl
        mov byte ptr ds:[eax+edx], 0x90
        inc edx
        cmp edx, 20
        je ee
        jmp insect
        
    ee:
        add eax, 20
        push eax
        call eax
        pop eax
        xor edx, edx
        jmp insect
    }
    
    return 0;
}

4. 调试与验证

调试时可观察以下现象：

1. shellcode被正确复制到新内存位置
2. 原位置代码被替换为0x90(NOP)
3. printf函数被重复调用
4. 蠕虫在内存中逐步移动

5. 关键注意事项

1. 地址依赖性：

   • 所有地址引用必须使用相对偏移
   • 避免使用绝对地址以防失效

2. 长度计算：

   • 必须精确计算shellcode长度
   • 复制偏移量必须与长度匹配

3. 执行环境：

   • 确保内存区域可写可执行
   • 考虑DEP等安全机制的影响

4. 扩展性：

   • 可修改复制策略实现不同移动模式
   • 可结合其他技术实现更复杂行为

6. 防御措施

针对此类内存蠕虫的防御方法：

1. 启用DEP(数据执行保护)
2. 使用ASLR(地址空间布局随机化)
3. 内存页设置严格权限(不可同时写和执行)
4. 监控异常的内存复制行为

7. 总结

内存蠕虫的实现展示了低级内存操作的基本原理，核心在于：

1. 精确控制内存复制过程
2. 维护执行流连续性
3. 实现自我传播的循环机制

这种技术既可用于研究内存行为，也可用于构建更复杂的代码注入攻击，因此在实际应用中需严格遵守伦理规范。