Иногда при анализе какой-нибудь платной программы малвари случается так, что она не хочет нормально работать, если в памяти есть отладчик или включён отладочный режим Windows.
В таких ситуациях помогает использование виртуальной машины с подключённым к ней отладчиком (например, GDB или IDA). Это если программа не пытается «сломаться» и в виртуальной машине тоже.


Если вам повезло, и программа не против запуститься в виртуальной машине, то с помощью GDB можно походить по её внутренностям и даже сопоставить их с исходными текстами, если в бинарнике есть отладочная информация в формате DWARF.


Смотрим на ядро Windows через WinDbg и GDB

Если же программа собрана в Visual Studio, то показать отладочную информацию GDB не сможет. Про имена API-функций Windows в листинге тоже можно забыть. Здесь мог бы пригодиться WinDbg, но как им подключиться к виртуальной машине, если отладочный режим ОС нас не устраивает?

Вот было бы здорово, если бы в какой-нибудь виртуальной машине был бы интерфейс удалённой отладки, подобный тому, что использует GDB, — подумали мы и написали такой модуль для виртуальной машины QEMU. Всё выложено в виде исходников и бинарников для Windows, так что каждый может попробовать его применить.

Про удалённую отладку с помощью WinDbg уже есть материал на хабре. Там рассказывается как включить отладочный режим Windows и использовать его для удалённого подключения WinDbg. Отладчик подключается через виртуальный COM-порт, связанный с именованным каналом Windows.


Обычный порошок против отладочного сервера, встроенного в QEMU

В нашем случае QEMU без участия гостевой системы подключится к этому именованному каналу, чтобы выдавать отладчику информацию о происходящем внутри Windows. Сама операционная система не знает, что её отлаживают, поэтому отладка получается в некотором роде скрытой.

Чтобы запустить QEMU в таком режиме, понадобится ключ -windbg:

qemu-system-i386.exe -windbg pipe:windbg -hda disk.qcow2

После этого QEMU будет ждать подключения отладчика. Его нужно запустить такой командой:

windbg.exe -b -k com:pipe,baud=115200,port=\\.\pipe\windbg,resets=0

Когда начнётся эмуляция, выбираем режим работы без отладочного модуля Windows:



Через некоторое время ОС инициализирует всё что нужно для работы отладчика, он остановит работу эмулятора и предложит вводить команды:



WinDbg сразу же пишет, что не найдена символьная информация: Symbol search path is: *** Invalid *** Загрузить символьную информацию о системных библиотеках можно парой команд .symfix и .reload.

То же самое можно сделать и через меню File -> Symbol File Path..., где указать пути к временному каталогу и серверу Microsoft srv*d:\tmp*http://msdl.microsoft.com/download/symbols



Теперь WinDbg будет знать названия внутренних структур и функций Windows и имена библиотечных функций. Они показываются в листингах, к ним можно привязывать точки останова и т.п.

После этого продолжим загрузку ОС командой g и запустим там нужные приложения, а потом сломаем их. Теперь если нажать Ctrl+Break в окне WinDbg, то эмуляция приостанавливается, а в отладчике включается командная строка, в которой можно делать всякие полезные вещи.

Например, команда !dlls покажет нам список модулей, загруженных в текущем процессе:



Понятие «текущий процесс» появляется при удалённой отладке. Ведь ОС постоянно переключает виртуальные адресные пространства, привязанные к задачам. Команда !dml_proc выводит список запущенных процессов:



Видно, что в системе работает приложение CrashMe (я взял его с сайта www.windbg.info). Запущенного отладчика в системе оно не нашло.



Чтобы поотлаживать эту программу, переключимся в ее контекст с помощью команды .process. Её параметр — это адрес структуры EPROCESS, который указан в первой колонке вывода команды !dml_proc. Проверить, что всё получилось, можно командой !peb:



Чтобы отладка была комфортной, загрузим символьную информацию и укажем где хранятся исходные тексты этой программы. После этого командой bp можно создать точку останова:

.sympath+ E:\QemuImages\CrashMe\debug 
.reload /user
.srcpath+ E:\QemuImages\CrashMe\CrashMe
bp CCrashMeDlg::OnBnClicked_CallingConvention
g

Теперь при нажатии кнопки «Test Calling Conventions» на форме приложения мы вывалимся в отладчик:



Дальше можно открыть файл с исходным текстом:



Проверить стек вызовов:



Или изучить локальные переменные:



Другая полезная возможность WinDbg — фильтры событий. Можно поставить прерывание работы на разные исключительные ситуации, на событие загрузки модуля или запуска приложения. Обычно сообщения о таких событиях посылает отладочный сервер в гостевой системе, а в WinDbg настраиваются фильтры для них в окне Debug > Event Filters:



Перехват событий и исключительных ситуаций мы пока не реализовывали никак.
Если с int 3 или делением на 0 довольно просто разобраться на уровне эмулятора, то для выявления создания процесса надо проделать намного больше работы.

Все остальные функции WinDbg должны хорошо работать для 32-битных систем, а 64-битными мы пока толком не занялись, сейчас готовим патчи, чтобы все эти функции были доступны всем пользователям QEMU по умолчанию.

Ссылки

1. Сборку QEMU под Windows с возможностью скрытого подключения WinDbg можно скачать здесь
2. Если вас устраивает отладочный режим работы Windows, то здесь написано как его можно использовать в QEMU
3. А здесь то же самое про VirtualBox с акцентом на отладку драйверов
4. Описание некоторых команд и расширений WinDbg
5. Ещё один список команд
6. Подборка ссылок про WinDbg
7. Про отладку .NET-приложений в WinDbg