从恶意软件Nymaim看DGA-安全客

Nymaim恶意软件首次发现是在2013年。它主要是被用作其他恶意软件的下载器，如勒索软件，后来它也开始为了实现点击欺诈而进行搜索操控。

也许是因为这个恶意软件使用了一种有效而有趣的混淆，关于Nymaim和它得DGA的文章已经有了很多。这种混淆催生了很多有创造性的帮助分析恶意软件的工具，例如 GovCERT.CH 或者CERT Polska。

除了混淆之外，Nymaim的有趣之处还在于它试图通过在A记录种添加校验和与在使用之前转换IP地址保护自己，具体介绍可以看CERT Polska的 “Nymaim revisited”，Talos 的 “Threat Spotlight: GozNym”和Alberto Ortega的 “Nymaim Origins, Revival and Reversing Tales” 。

本月，Nymaim的新版本对上述特性进行了一些修改：

除了加壳之外，混淆被全部的抛弃。相反，恶意软件甚至使用有用的日志消息和带有描述性名称的配置。
IP转换略有变化，使用了不同的常量，但其他方面都坚持与之前的过程相同。
DGA已经被完全重写。它现在是基于单词列表的，比如Matsnu的DGA, Suppobox，或者Nymaim的近亲Gozi。
除了使用DGA，Nymaim还有一个硬编码域名列表，它们遵循与DGA域名相同的模式，但是在依赖于时间的DGA域名之前进行尝试。

这篇博客文章关注的是Nymaim的DGA和IP转换方面。例如，下面是2018年4月27日的前10个域名：

virginia-hood.top
shelter-downloadable.ps
tylerpreparation.sg
zolofteffectiveness.ch
stakeholders-looked.hn
williampassword.sc
thailandcool.re
thoughtsjazz.ec
recovery-hairy.ac
workshopsforms.hn

我分析了来自Virustotal的样本:

MD5	30bce8f7ac249057809d3ff1894097e7
SHA-256	73f06bed13e22c2ab8b41bde5fc32b6d91680e87d0f57b3563c629ee3c479e73
SHA-1	b629c20b4ef0fd31c8d36292a48aa3a8fbfdf09c
文件大小	484 KB
编译时间戳	2010-06-13 18:50:03 (可能是假的)
首次上传至 Virustotal的时间	2018-04-17 21:49:18
Virustotal 链接	link

我将其解压缩得以下可执行文件。所有截图都来自加载地址0x400000的这个示例：

MD5	379ba8e55498cb7a71ec4dcd371968af
SHA-256	3eb9bbe3ed251ec3fd1ff9dbcbe4dd1a2190294a84ee359d5e87804317bac895
SHA-1	5f522dda6b003b151ff60b83fe326400b9ed7716
文件大小	368 KB
编译时间戳	2018-03-02 23:12:20
首次上传至 Virustotal的时间	2018-04-26 12:19:41 (我上传的)
Virustotal 链接	link

分析

本节描述DGA的详细信息。如果你只对Python的实现感兴趣，请参阅DGA部分。

种子

Nymaim的新DGA的种子由三部分组成：

硬编码的32位大写的16进制字符串，推测为MD5散列值（在分析的样本中是3138C81ED54AD5F8E905555A6623C9C9）。Nymaim将它称为生成密钥。
一年中从零开始的一天。例如，1月1日是第0天。这个值比ISO定义的值小1,ISO定义1月1日为一年中的第1天。从这个值减去一个计数器中的值，计数器从0开始，一直到一个天数增量DayDelta（在样本中是10）。这意味着如果有必要，DGA将重新访问过去10天的域名（除了在年关的时候，详情见下面的滑动窗口）。
当年的最后两位数字。

这三个值组合成一个字符串。然后对这个字符串进行md5散列，其结果表示为小写的十六进制字符串。请注意，这与生成密钥相反，生成密钥都是大写的。得到的字符串是随后的伪随机数生成器的种子和基础。

seed

伪随机数生成器

伪随机数生成器(PRNG)使用MD5哈希字符串的前8个字符，并将其作为32位整数(即随机数)的大端十六进制表示。然后丢弃MD5散列的前7个字符，其余的字符再次用MD5散列并表示为小写的十六进制字符串。该字符串的前8个字符表示下一个伪随机值。关于整个过程和伪随机数生成器，请参阅下图:

seeding

DGA算法

DGA使用四个随机值从四个列表中选择字符串:

选择第一个单词列表中的一个单词。
选择一个分隔符。
选择第二个单词列表中的一个单词。
选择顶级域

然后将四个字符串连接起来形成域名。单词的选择是用随机值除以列表长度的余数作为索引从列表中选择:

CString *__thiscall dga(_DWORD *config, CString *szDomainName)
{
  dgaconfig *cfg; // esi@1
  int v3; // eax@2
  unsigned int nNumberOfFirstWords; // ecx@3
  randnrs objRandNrs; // [esp+Ch] [ebp-2Ch]@1
  int dgb2; // [esp+20h] [ebp-18h]@1
  int nr_random_values; // [esp+24h] [ebp-14h]@1
  char cstrDomainName; // [esp+28h] [ebp-10h]@3
  int dbg; // [esp+34h] [ebp-4h]@1

  dgb2 = 0;
  cfg = config;
  init_random_nrs(&objRandNrs);
  objRandNrs.self = &GetRuntimeClass;
  nr_random_values = 4;
  dbg = 1;
  do
  {
    v3 = rand_0(&cfg->random_hash);
    store_rand(objRandNrs.field_8, v3);
    --nr_random_values;
  }
  while ( nr_random_values );
  CString::CString(&cstrDomainName);
  nNumberOfFirstWords = cfg->nNumberOfFirstWords;
  LOBYTE(dbg) = 2;
  CString::operator+=(&cstrDomainName, cfg->rgFirstWords + 4 * (*objRandNrs.r % nNumberOfFirstWords));
  CString::operator+=(&cstrDomainName, cfg->rgSeparators + 4 * (*(objRandNrs.r + 4) % cfg->nNumberOfSeparators));
  CString::operator+=(&cstrDomainName, cfg->rgSecondWords + 4 * (*(objRandNrs.r + 8) % cfg->nNumberOfSecondWords));
  CString::operator+=(&cstrDomainName, cfg->rgTLDs + 4 * (*(objRandNrs.r + 12) % cfg->nNumberOfTLDs));
  CString::CString(szDomainName, &cstrDomainName);
  dgb2 = 1;
  LOBYTE(dbg) = 1;
  CString::~CString(&cstrDomainName);
  LOBYTE(dbg) = 0;
  cleanup_0(&objRandNrs);
  return szDomainName;
}

第一个单词列表包含2450个以字母R到Z开头的单词。最短的有4个字母，最长的有18个(telecommunications):

    "reaches", 
    "reaching", 
    "reaction", 
    "reactions", 
    "read", 
    "reader", 
    "readers", 
    "readily", 
    "reading", 
    "readings", 
    "reads", 
    "ready", 
    "real", 
    "realistic", 
    ...
    "zoom",                                                                 
    "zoophilia",                                                            
    "zope",                                                                 
    "zshops"

只有两个分隔符:零长度字符串和连字符-。第二个单词列表包含以字母C到R开头的4387个单词。最后一个单词是reached，而第一个单词列表恰恰是以reaches开始。

最后，这里包含了74个顶级域，其中顶级域.com出现了4次，.net出现了3次，这增加了.com和.net被选中的概率。

顶级域列表如下：

.com, .com, .com, .net, .net, .net, .ac, .ad, .at, .am, .az, .be, .biz, .bt, .by, .cc, .ch, .cm, .cn, .co, .com, .cx, .cz, .de, .dk, .ec, .eu, .gs, .hn, .ht, .id, .in, .info, .it, .jp, .ki, .kr, .kz, .la, .li, .lk, .lv, .me, .mo, .mv, .mx, .name, .net, .nu, .org, .ph, .pk, .pl, .pro, .ps, .re, .ru, .sc, .sg, .sh, .su, .tel, .tf, .tj, .tk, .tm, .top, .uz, .vn, .win, .ws, .wtf, .xyz, .yt。

滑动窗口

DGA每天生成一定数量（MaxDomainsForTry）的域名，对于分析的样本，域名数量（MaxDomainsForTry）为64。生成64个域名之后，伪随机数生成器通过从一年的某一天减去1获得前一天的种子重新计算随机数。这样算来，最多生成64*(10+1)= 704个域名:

maxdomainsfortry

在年关的时候，当日期比天数增量（DayDelta）小，那么天数的偏移量会变成负数。例如，在一月三号的滑动窗口的值为2，1，0，-1，… ，-8。负数将会产生新的一组域名。

negative

硬编码域名

Nymaim有一个包含46个硬编码域名的列表，它们遵循DGA模式，两个单词之间用一个可选的连字符分隔。这些域名都使用.com顶级域。在获得任何DGA域名之前，总是先对硬编码域名进行测试。对于分析的样本中，硬编码域名如下：

sustainabilityminolta.com
theories-prev.com
starringmarco.com
seekerpostcards.com
threadsmath.com
recall-pioneer.com
waste-neighborhood.com
usage-maternity.com
standings-descriptions.com
volumedatabase.com
summaries-heading.com
stoppedmeaningful.com
singles-october.com
scottish-fact.com
weblogcourage.com
troycyber.com
reply-phantom.com
wagon-crime.com
sharp-louisiana.com
suitedminerals.com
saskatchewan-funds.com
sites-experts.com
techrepublicexemption.com
serbia-harbor.com
super-ideas.com
translationdoor.com
wildhelmet.com
shoefalse.com
remainedoxide.com
wild-motels.com
staticlesbian.com
valentinequeensland.com
travelling-mechanics.com
solelypersonal.com
resulting-museum.com
towndayton.com
workedforest.com
yorkshire-engineer.com
stockholm-effect.com
reynoldshydrogen.com
sluts-persistent.com
satisfaction-granted.com
slut-hentai.com
territoriesprayers.com
thumbnailsfragrance.com
undergraduategraphical.com

名称服务器测试

Nymaim的一个显著特性是使用DNS查询名称服务器记录(NS)。Nymaim检查任何一个响应中是否包含它称为BlackNsWords的列表中的单词。这写单词通常与沉洞(Sinkhole)相关：

sinkhole
amazonaws
honeybot
honey
parking
domaincontrol
dynadot

如果Nymaim在NS资源记录中找到这些单词中的任何一个，它就不会使用这个域名。

首选DNS服务器

Nymaim使用一个称为PreferredDnsServers的DNS服务器列表，可能是因为这些服务器不太可能更改或阻塞DNS请求。

IP	Company
8.8.8.8	Google
8.8.4.4	Google
156.154.70.1	Neustar Security
156.154.71.1	Neustar Security
208.67.222.222	OpenDNS
208.67.220.220	OpenDNS

IP转换

与Nymaim的早期版本一样，A资源记录并不是C2服务器的ip地址。真实的地址需要通过一系列可逆的异或和减法步骤对ip进行变换才能得到。Talos 威胁情报在2017年9月写了一份描述该算法的详细报告。

下图视图片段显示了IP的转换:

iptransformation

在这篇博客文章的末尾可以找到用于在两个方向上执行IP转换的Python脚本。

校验和测试

Nymaim仍然使用A资源记录的校验和测试。例如，下面是一个在编写本文时正在运行C2服务器域名的ip:

> dig @8.8.8.8 +short -t A sustainabilityminolta.com
127.33.12.14
127.33.12.15
192.202.176.55
126.56.117.50

下表列出了这四个IP(第一列)和转换后的真实IP(第二列)。第三列是整数表示:

IP	IP’	value
127.33.12.14	127.0.0.0	0x0000007F
127.33.12.15	127.0.0.1	0x0100007F
192.202.176.55	192.42.116.41	0x29742AC0
126.56.117.50	190.43.116.42	0x2A742BBE

Nymaim将检查所有整数值，看看它们是否是其余值的和。在上面的例子中，加粗的IP190.43.116.42是A记录126.56.117.50的转换结果。用小端整数可以表示为0x2A742BBE。这对应于将剩余ip的整数表示形式相加得到的校验和，也就是0x2A742BBE = 0x0000007F + 0x0100007F + 0x29742AC0。

匹配了校验和的IP将从列表中删除，它只作为其他IP的校验和。然后Nymaim将一个接一个地测试转换后的ip:

DNS对sustainabilityminolta.com的NS资源发出请求，以检查是否为沉洞(Sinkhole)。响应dns100.ovh.net不包含BlackNsWords中任何单词, Nymaim继续查询A记录。
对A记录的DNS请求返回四个转换后的ip。因为第四个IP是其余三个IP的校验和，所以Nymaim继续按顺序联系IP。
第一个非本地IP地址192.42.116.41使用HTTP POST请求联系：http://192.42.116.41/index.php

request

请求

实际的C2服务器请求是HTTP post。内容使用会话密钥进行AES加密，会话密钥受非对称加密保护。第一个C2请求大约是900字节。URL文件名硬编码为index.php:

http://192.42.116.41/index.php

DGA特征

property	value
类型	TDD (时间依赖的确定性)
生成模式	j基于伪随机数生成器的MD5
种子	生成密钥和当前日期
域名改变频率	每天，具有一个11天的滑动窗口
每天的域名数	46 个硬编码域名+64个新生成域名 + 640 之前生成的域名
序列	有序的
域名之间的等待时间	无
顶级域	69 个不同的顶级域, 更偏好于`.com` 和 `.net`
二级域特征	两个单词表中的单词和一个连接符
二级域长度ength	8 (e.g., realrays.kr) – 34 (e.g., telecommunications-pharmaceuticals.name)

结果

在本节中，你将看到DGA的Python实现，以及用于Nymaim的IP转换的脚本。

DGA算法

DGA需要一个比较大的单词列表（ words.json），将它放在与DGA脚本相同的目录中。你可以使用-d或——date生成特定日期的域名，如：

> python dga.py -d 2018-04-27



import json
import argparse
from datetime import datetime
import hashlib


class Rand:

    def __init__(self, seed, year, yday, offset=0):
        m = self.md5(seed)
        s = "{}{}{}".format(m, year, yday + offset)
        self.hashstring = self.md5(s)

    @staticmethod
    def md5(s):
        return hashlib.md5(s.encode('ascii')).hexdigest()

    def getval(self):
        v = int(self.hashstring[:8], 16)
        self.hashstring = self.md5(self.hashstring[7:])
        return v

def dga(date):
    with open("words.json", "r") as r:
        wt = json.load(r)

    seed = "3138C81ED54AD5F8E905555A6623C9C9"
    daydelta = 10
    maxdomainsfortry = 64
    year = date.year % 100
    yday = date.timetuple().tm_yday - 1

    for dayoffset in range(daydelta + 1):
        r = Rand(seed, year, yday - dayoffset)
        for _ in range(maxdomainsfortry):
            domain = ""
            for s in ['firstword', 'separator', 'secondword', 'tld']:
                ss = wt[s]
                domain += ss[r.getval() % len(ss)]
            print(domain)

if __name__=="__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("-d", "--date", help="as YYYY-mm-dd")
    args = parser.parse_args()
    date_str = args.date
    if date_str:
        date = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")
    else:
        date = datetime.now() 
    dga(date)

IP转换脚本

下面的Python脚本可用于在两个方向转换Nymaim IP地址，并查看IP地址列表是否满足校验和要求：

import argparse


def iptoval(ip):
    els = [int(_) for _ in ip.split(".")]
    v = 0
    for el in els[::-1]:
        v <<= 8
        v += el
    return v


def valtoip(v):
    els = []
    for i in range(4):
        els.append(str(v & 0xFF))
        v >>= 8
    return ".".join(els)


def step(ip, reverse=False):
    v = iptoval(ip)
    if reverse:
        v ^= 0x18482642
        v = (v + 0x78643587) & 0xFFFFFFFF
        v ^= 0x87568289
    else:
        v ^= 0x87568289
        v = (v - 0x78643587) & 0xFFFFFFFF
        v ^= 0x18482642
    return valtoip(v)


def transform(ip, iterations=16, reverse=False):
    for _ in range(iterations):
        ip = step(ip, reverse=reverse)
    return ip


def checksum(pairs, index):
    checksum = 0
    for i, p in enumerate(pairs):
        if i == index:
            continue
        checksum += iptoval(p[1])
    return checksum & 0xFFFFFFFF


def findip(pairs):
    for i, p in enumerate(pairs):
        c = checksum(pairs, i)
        if c == iptoval(p[1]):
            return p[0]


if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("ip", nargs="+")
    parser.add_argument("-r", "--reverse", help="reverse transformation",
                        action="store_true")
    parser.add_argument("-c", "--checksum", help="test checksum",
                        action="store_true")
    args = parser.parse_args()

    pairs = []
    for ip_src in args.ip:
        ip_dst = transform(ip_src, reverse=args.reverse)
        pair = (ip_src, ip_dst)
        d = "-->"
        if args.reverse:
            pair = pair[::-1]
            d = "<--"
        pairs.append(pair)
        if not args.checksum:
            print("{} {} {}".format(ip_src, d, ip_dst))

    fmt = "| {:4} | {:15} | {:15} | {:10} |"
    fmt2 = "| {:4} | {:15} | {:15} | 0x{:08X} |"
    if args.checksum:
        print(fmt.format("", "IP", "IP'", "value"))
        print(fmt.format(*4 * ["---"]))
        ok_ip = findip(pairs)

        for ip, ipp in pairs:
            if ip == ok_ip:
                continue
            print(fmt2.format("", ip, ipp, iptoval(ipp)))

        for ip, ipp in pairs:
            if ip != ok_ip:
                continue
            print(fmt2.format("x", ip, ipp, iptoval(ipp)))

        if not ok_ip:
            print("No IP matches checksum")
        else:
            print("The IP marked x matches the checksum of remaining IPs, "
                  "it is removed.")

例如，sustainabilityminolta.com的一个A记录值是192.202.176.55。可以得到真正的IP：

> python3 transform.py 192.202.176.55
192.202.176.55 --> 192.42.116.41

要反转转换，使用-r或--reverse：

> python3 transform.py 192.42.116.41 --reverse
192.42.116.41 <-- 192.202.176.55

要检查A资源记录是否满足校验和，添加所有ip为参数并添加-c或——checksum：

> python3 transform.py 127.33.12.14 127.33.12.15 192.202.176.55 126.56.117.50 --checksum
|      | IP              | IP'             | value      |
| ---  | ---             | ---             | ---        |
|      | 127.33.12.14    | 127.0.0.0       | 0x0000007F |
|      | 127.33.12.15    | 127.0.0.1       | 0x0100007F |
|      | 192.202.176.55  | 192.42.116.41   | 0x29742AC0 |
| x    | 126.56.117.50   | 190.43.116.42   | 0x2A742BBE |
The IP marked x matches the checksum of remaining IPs, it is removed.

如果IP与校验和匹配，则用x标记它。

DGArchive

本文中的DGA是由DGArchive项目实现的。

从恶意软件Nymaim看DGA

译文声明

分析

种子

伪随机数生成器

DGA算法

滑动窗口

硬编码域名

名称服务器测试

首选DNS服务器

IP转换

校验和测试

请求

DGA特征

结果

DGA算法

IP转换脚本

DGArchive

发表评论

TA的文章

煤矿中的金丝雀：使用DNS和AD检测枚举活动

Pitou的虚拟DGA算法分析（二）

Pitou的DGA 虚拟算法分析（一）

从恶意软件Nymaim看DGA

DataCon大赛DNS方向writeup及总结反思

相关文章

Glove Stealer 恶意软件绕过 Chrome 加密，窃取敏感数据

PXA Stealer：新恶意软件以欧洲和亚洲各国政府和教育机构为目标

再谈银狐：百变木马阴魂不散

Emmenhtal Loader 提供 Lumma 和其他恶意软件的隐蔽策略

通过 ZIP 连接发送的木马恶意软件： Windows 用户面临的新威胁

Wish Stealer：针对 Discord、浏览器和加密货币钱包的新恶意软件

黑客利用 Excel 文件在 Windows 上传播 Remcos RAT 变体

热门推荐