NSA组织"二次约会"FreeBSD平台样本深度剖析

概述

本文档深入分析NSA组织"二次约会"间谍软件在FreeBSD平台的样本实现，涵盖样本特征、通信模型、逆向分析技巧及环境构建方法。该间谍软件支持多种操作系统，包括Linux、FreeBSD、Solaris和JunOS等。

样本版本演变

通信特征演变

• 早期版本：使用大载荷通信(1048/1060字节)
• 中期版本：演变为小载荷通信(56/60字节)
• 最新版本：采用不定长通信载荷

检测难度：

• 大载荷UDP通信数据量少，检测系统性能影响小
• 不定长UDP通信需校验大多数数据包，性能影响大

通信算法演变

• 大载荷版本：修改版RC6算法(修改了RC6算子和keyWords循环次数)
• 小载荷版本：修改版RC6算法(仅修改RC6算子)
• 不定长版本：Salsa20算法(性能更优)

代码优化趋势

1. 逆向分析难度增加：代码复杂度随版本迭代提高
2. 网络流量捕获方式：
   • 早期：使用libpcap和libnet库
   • 新版：采用BPF技术
3. 编译选项优化：
   • 早期版本保留明显符号标记
   • 新版删除符号标记但保持相同库调用
4. 远控指令简化：
   • 指令数量从11个增至19个
   • 新增交互式配置指令(如rulewizard)
5. 字符串加密：
   • 低版本：部分字符串明文存储
   • 高版本：全部字符串加密且相同字符串加密结果不同

FreeBSD环境构建

系统选择

• 样本支持的FreeBSD版本：4.4(2001)、5.0(2003)、5.4(2004)
• 实际使用版本：FreeBSD 12.4 RELEASE i386

必要工具安装

# 更新软件包索引
pkg update

# 安装逆向工具
pkg install gdb

# 解决依赖问题
pkg install misc/compat4x
pkg install misc/compat5x
pkg install misc/compat6x
pkg install misc/compat7x
pkg install misc/compat8x
pkg install misc/compat9x

样本逆向分析技巧

异常处理技巧

1. 绕过fork异常：

   • 问题：样本调用fork函数时异常退出
   • 解决方案：使用GDB修改EIP强制绕过

   b *0x08049906  # 定位到fork调用处
   c
   set $eip=0x0804990B  # 修改EIP跳过fork调用
   

2. 绕过网络嗅探异常：

   • 问题：获取网卡信息函数失败
   • 解决方案：手动构造数据包并跳转到处理函数

核心函数定位

1. 数据包处理函数：sub_8051A64
2. 关键断点设置：

   b *0x08051AE9  # UDP数据解密函数
   b *0x08051AEE
   

强制调试方法

# 设置初始断点
b *0x080495F4
r

# 绕过fork异常
b *0x08049906
c
set $eip=0x0804990B
ni

# 跳转到数据包处理函数
b *0x08049A9B
c
set $ebx=0xffbfed00
set $eip=0x08050BC0

# 手动注入IP数据包
set {int}($ebx+0x0)=0x54000045
set {int}($ebx+0x4)=0x0040c8bd 
[...后续数据包内容...]

通信模型分析

解密流程

1. 第一层解密：
   • 取前4字节0x7ee0b85f
   • 计算异或值：0x7ee0b85f - 0x61E57CC6 = 0x1CFB3B99
2. 数据校验：
   • 检查output[4:8] + 异或值 == 0
   • 示例：0xe304c467 + 0x1CFB3B99 = 0
3. 完整性验证：
   • 第一层解密后数据按4字节循环异或结果应等于output[8:0xc]
   • 示例：31d66c5e

RC6算法修改点

1. 初始化S表使用固定值0xb7e15163
2. 后续值计算：S[i] = S[i-1] - 0x61C88647
3. 轮密钥生成：

   c.rk[i] = bits.RotateLeft32(c.rk[i]+(A+B), 3)
   L[j] = bits.RotateLeft32(L[j]+(A+B), int(A+B))
   

解密示例

加密数据包：

7ee0b85f    # 0x7ee0b85f - 0x61E57CC6 = 0x1CFB3B99
e304c467    # 校验和
31d66c5e    # 完整性校验值
d08b0669
85a6c2be
9967379e73f4043a4c3b2fcec3b6ba9d71dbd5c7af757e1aeaab6e3b242370570d388056

解密后数据：

cc703df0995df927    # RC6随机IV
9e1a833a            # 固定值
0833fa27            # 序列号(每次交互+1)
00000001
00000009            # 指令代码
[...填充数据...]

总结与对抗建议

关键发现

1. 样本通过版本迭代不断增强隐蔽性
2. 采用环境适配检测机制，异常时自动退出
3. 通信模型保持一致性但算法细节有变化

检测建议

1. 监控异常fork调用和网络嗅探行为
2. 检测RC6算法修改特征：
   • 特殊的S表初始化值
   • 减量常数0x61C88647
3. 关注UDP通信中的特殊校验模式

分析技巧

1. 使用GDB强制跳转绕过环境检测
2. 手动构造数据包注入分析
3. 对比不同版本样本的算法差异

本分析展示了即使在样本无法正常运行的情况下，通过巧妙的调试技巧仍可提取关键功能逻辑，为同类样本分析提供了有效方法论。