【高级持续性威胁跟踪】红队视角看Sunburst后门中的TTPs

最近FireEye披露的UNC2452黑客组织入侵SolarWinds的供应链攻击让安全从业人员印象深刻。一是影响规模大，SolarWinds官方称受影响的客户数量可能有18000家。二是攻击者留下的后门程序-SUNBURST，十分隐蔽和具有迷惑性，分析认为攻击者对SolarWinds Orion产品理解程度很深。

有证据表明，早在2019年10月，UNC2452黑客组织就一直在研究通过添加空类来插入代码的能力。因此将恶意代码插入原始SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll的时间可能很早，甚至可能是在软件构建编译之前。这就导致SolarWinds官方无意间对包含4000行恶意代码的DLL进行了数字签名，这样容易让恶意代码提升权限，并且很难被人发现。感染的Origin软件第一个版本是2019.4.5200.9083，在此几个月的时间内，用户通过下载受到感染的产品版本被感染。目前原始dll文件中没有发现存在动态拓展、也不存在横向移动等后渗透阶段的相关能力支持。

总体流程图：

（Sunburst的供应链攻击各阶段-图源:微软官网）

Sunburst后门总体流程可以简单地概括为以下几个阶段：

(1)SolarWinds.BusinessLayerHost.exe加载SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll，并执行其中的恶意代码。

(2)代码通过9层环境检查，来判断当前环境上下文是否安全，是否应该继续执行。

(3)如果检查通过，尝试使用DGA算法生成的域名发送DNS上线通知，并检查DNS解析结果是否满足自身运行要求。

(4)DNS上线通知成功，则会尝试使用两种User-Agent和3种代理模式，与C2服务器建立起HTTP控制通道。

(5)SUNBURST后门本身能处理的控制指令并不多，攻击者可以下载自定义的Payload，例如Cobalt Strike beacon，即TEARDROP进行进一步操作。

Sunburst后门的代码都在SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll这个文件中，这是个C#编写的.NET assembly，可以直接反编译查看源代码，分析其运行逻辑。主要涉及的三项技术为代码执行（Execution）、环境检测（Discovery）和C2通信（Command and Control）。

1.1 红队视角

无论是红队后渗透还是真实APT攻击，第一步要在受害者的机器上运行起来控制程序（agent/implant/artifact）。Windows系统上的代码执行的方法有很多，也可以从多种角度进行分类和总结。这里作者将之分为以下三类：

(1)BYOB: Bring Your Own Binary，就是把后门、工具、武器编译成exe文件，上传到目标主机上并运行。这也是最直接的执行方式。缺点是需要不断的编译和上传、要处理杀软和EDR的静态检测等等。

(2)LotL: Living off the Land，可以理解为就地取材，利用Windows系统和应用程序来加载执行恶意代码，典型的案例就是利用powershell的攻击。这种方式利用白名单程序来加载，会有一定规避检查的优点，但会产生明显的父子进程关系和进程参数，容易被猎捕。

(3)BYOL: Bring Your Own Land，这也是FireEye提出的一种方法，在使用前两种方法建立了基本的代码执行能力后，在内存中加载并运行Windows的PE文件、.NET assembly文件。优点是跳过了静态文件查杀，不会明显产生进程间调用关系和进程调用参数，缺点是需要自己开发内存加载执行的代码，很多常规的命令需要自己重新实现。

1.2 Surburst实际攻击技巧

本次供应链攻击的Sunburst后门存在于SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll文件中，它的运行需要SolarWinds.BusinessLayerHost.exe这个合法的进程来加载，可以理解为是一种变形的Living off the Land执行方法。类似于DLL劫持，但相比于常规的DLL劫持，这类修改原始DLL的供应链攻击后门显得更加隐蔽。往往有以下特点：

(1)修改原有的DLL，不会产生多余的DLL文件落地

(2)程序加载DLL运行，不会产生子进程和进程参数

(3)供应商的信任进程不在常规进程检测名单，已知Windows lolbins检测规则无效

本次的DLL后门，可以看到作者很注重隐蔽(OpSec)，代码中透露着检测对抗的思想，其隐蔽技巧表现为：

(1)DLL合法的数字签名，很大程度上规避了静态文件查杀:

(2)代码通过创建新线程,执行SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll.OrionImprovementBusinessLayer库目录下的Initialize函数开始恶意动作。DLL入口函数调用栈较深，通过6层的调用才开始执行代码，动态跟踪需要花费更多精力:

(3)代码使用自定义hash算法，常量字符串都进行hash处理，避免敏感字符串在传输流量和本地文件扫描时发现。实际使用的地方有9处，下图是进程名检测部分:

2.1 红队视角

红队技术传统技术往往高度关注进程列表检测、驱动列表检测的技巧：

2.1.1 进程检测

对于杀软和安全软件的检测，我们通常使用taskllist /v和tasklist /svc来检查进程和服务，可以认为这是一种手工判断+LotL的方法。这里推荐两款自动化的检测脚本和工具，大家可以根据自己的需求进行改造，结合内存加载实现BYOL的方式来检查安全软件。

(1)ProcessColor.cna，一款Cobalt Strike的插件脚本，可以帮助我们标记出常见的安全软件、监控软件、分析软件。

(2)Seatbelt的InterestingProcesses命令，C#开发的多功能信息搜集工具，可单独使用，可结合其他程序实现内存加载。

2.1.2 驱动检测

既然进程和服务都检测了，那么检测这些驱动有什么意义吗？

在常规的情况下，检查进程和服务名称就可以了解当前系统的安全软件运行情况，但是一些高级系统管理员会修改进程和服务的名称，我们就没办法判断了。Sunburst后门在环境检测中还检查了系统驱动，这些驱动大部分都是杀软和EDR产品使用的。这一点是值得红队人员借鉴的，下面以sysmon为例进行说明。

图中左侧为常规的sysmon安装，我们可以在进程和服务中找到sysmon。右侧只是简单地把sysmon进行重命名，安装之后我们在进程和服务的名字中已经找不到sysmon了，只能找到修改后的名称。这个时候查看驱动就很必要了，因为sysmon默认安装的驱动路径和名字并没有改变，如下图：

即使管理员在安装sysmon的时候将默认的驱动名称也改了，但是每个驱动都有一个唯一的altitude，要修改这个成本就很高了。sysmon的altitude是385201，如下图，可以对比上图，这个是不变的：

2.2 Sunburst实现的机制

SolarWinds.Orion.Core.BusinessLayer.dll中的恶意代码对于运行环境的检查十分严格，一共有9层检测机制，只有当所有检测条件都通过时，其才会执行上线操作。

代码运行起来，检测环境上下文是安全的，最后的一步就是和C2服务器进行通信了。Sunburst后门通过自定义的DGA算法生成C2域名，通过自定义DNS通道进行上线通知，通过自定义HTTP通道进行指令下发与数据回传。

3.1 红队视角

对于红队来说，最常规的出网协议是HTTP[S]和DNS协议，但是大多数情况是手动判断目标的网络环境后来选择C2通信的方式。虽然能够修改和自定义C2通信协议，无疑是规避流量检测的好方法，但是相对的成本会比较高，需要同时兼顾客户端和服务端，还需要保证通信质量。简易的做法是利用后渗透框架自身的配置来修改C2流量特征，比如Cobalt Strike、Empire、Covenant等工具都支持Malleable C2 profile的配置。

Sunburst后门这种使用DNS和HTTP协议结合的方式，让作者想起了Sliver C2这款工具的DNS Canary功能。虽然DNS Canary不是用来进行C2通信的，但是提供了一种红队监测蓝队是否分析了自己implant的思路。

Sliver C2生成的implant默认会使用符号混淆来避免杀软查杀，不会出现敏感字符串。但是当使用--canary/-c参数时，会将指定的DNS域名以常量字符串的形式嵌入implant中。并生成一个独一无二的DNS域名，如果蓝队人员分析我们的implant，发现这个域名，只要逆行了DNS解析，我们的C2服务器就会收到DNS查询请求，这说明我们的行动已经被发现。

如下图，红队人员在创建implant的时候，设置DNS canary为mews.cs.local，在生成的implant中，嵌入了mqrrzkj.news.cs.local.和kvn3g0-.news.cs.local两个域名。

当蓝队分析样本，尝试解析域名时，C2服务器就会收到告警。

告警信息如下：

3.2 Sunburst后门在该阶段的亮点

(1)很具有迷惑性的DnsRecords代码，用常规的变量名表达其他实际意义。

(2)对DGA生成的域名解析的IP地址，进行白名单、黑名单、等待名单的判断，确定网络解析环境是否安全才会继续执行。

(3)HTTP协议的一种User-Agent会采用SolarWinds产品的User-Agent，更加接近真实可信的流量。

(4)出网会检测代理设置，通过无代理、系统代理和SolarWinds本身配置的代理三种方式是尝试出网，连接C2服务器。

(5)高度迷惑性的C2服务器响应。

(6)高度迷惑性的DGA算法。

上述动作的具体表现为：

(1)具有高度迷惑性的DNS上线请求：恶意代码发送DNS请求并将返回的CNAME信息将保存至DnsRecords对象。

DNS查询如果请求失败，则设置随机7-9小时的休眠时间（代码如下图），进行休眠后再进行下一次尝试。

如请求成功，则首先判断是否存在CNAME信息，如不存在，则处理IP的最后两个字节，修改DnsRecords对象对应的字段：

length字段，此字段用于保存控制阶段应用的代理类型；

_type字段，此字段决定控制阶段使用的url以及对返回数据的解码方式；

A字段，此字段决定DNS请求查询阶段每次DNS请求之间的延时。

(2)对DGA生成的域名解析的IP地址，进行白名单、黑名单、等待名单的判断：检测到IP处于任一黑名单，将导致状态更改为Truncate，从而导致后续操作全部终止，并作标记此后不再尝试。IP黑名单列表：

上述表格中Atm代表内网IP黑名单，ImpLink代表外网IP黑名单，Ipx代表等待名单，NetBios代表白名单。如果返回的IP处于任一黑名单，则恶意代码退出并且设置标记永不再上线。

在进行进程、服务、驱动状态检查通过后，然后还会解析官方域名“api.solarwinds.com”判断是否为指定IP地址，如检验通过则进入后续的感染逻辑，整个逻辑可以用下图表示：

(3)高度迷惑性的User-Agent：当恶意代码从C2域名的CNAME DNS响应中成功检索到域，将产生一个新的执行线程，调用HttpHelper.Initialize方法来与C2服务器通信。

HttpHelper的构造函数会处理由DNS请求查询阶段决定的请求类型与代理类型，两种User-Agent，在正常情况下，第一种会用于Windows检查证书吊销列表。

第二种用于SolarWinds本身的通信过程，将伪装为SolarWinds正常请求链接或静态资源。

(4)高度迷惑性的代理配置：出网代理主要分为三类，无代理、系统代理和红色箭头标明的SolarWinds本身配置的代理，从这点也可以看出黑客组织对于SolarWins的了解的确十分深入。

最后组成了一个JSON文本，在其中添加了前面描述的userID，sessionID和一组其他不相关的数据字段。然后它将此JSON文档发送到C2服务器。

(5)高度迷惑性的C2服务器响应：如果C2通信成功，C2服务器将回复编码压缩后的数据，该数据中包含后门要执行的命令。C2服务器可能还会回复有关要报告的其他C2地址的信息：

实际的服务器控制执行代码在Job.ExecuteEngine函数中。以下是黑客C2服务器对远端受害主机控制命令的类型和功能：

(6)高度迷惑性的DGA算法：

如果样本通过上述阶段，则样本将在while循环中通过DGA算法开始生成域。样本会延迟域生成之间的随机间隔；此时间间隔可以是1到3分钟，30到120分钟或在错误条件下最长420到540分钟（9小时）范围内的任意随机值。

总共用四种方法来生成url，分别为GetCurrentString，GetPreviousString，GetNextStringEx和GetNextString函数。

下图是四种方法的调用条件，以及会组成的URL的第一段格式如上图。这里需要了解一个变量和两个算法，才能对DGA的算法生成过程更加了解。一个变量是GUID,两个加密算法即CryptoHelper.Base64Encode和CryptoHelper.Base64Decode。

其中GetCurrentString/GetPreviousString可以认为是第一阶段DGA，包含可以完整解析的域名，GetNextStringEx/GetNextString可以认为是第二阶段DGA，包含了有效的服务器时间戳等信息。

不管哪种生成方式，在OrionImprovementBusinessLayer.GetOrCreateUserID中，HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREMicrosoftCryptography的 MachineGuid值和第一个网络适配器的物理地址MAC组成了UID，并通过计算UID的MD5哈希，再用ComputeHash类的方法将 MD5 哈希值作为16字节的数组返回，异或之后最终输出64位哈希值这样得到目标GUID。GUID通过CreateSecureString函数进行加密，CreateSecureString函数中使用了CryptoHelper.Base64Encode算法加密。所以整个加密过程全是CryptoHelper.Base64Encode函数和CryptoHelper.Base64Decode函数实现的，研究的重点就是CryptoHelper.Base64Encode函数和CryptoHelper.Base64Decode函数。然而这两个函数都并不是名称表示的常见的Base64编解码函数。

CryptoHelper.Base64Decode其实是自定义的加密算法。

CryptoHelper.Base64Encode其实是自定义映射表的Base32算法。

下图是GetCurrentString/GetPreviousString函数加密方式中以CryptoHelper.Base64Decode加密域名的方式生成的URL。蓝色的表示会随机变化，黑色表示固定不变。紫色00带有下划线代表是此种加密方式的标志位。

一、前15个字节是GUID被加密过后的编码0fn7oe4cegrf933

二、中间一个字节是通过CreatString生成的“c”

三、后面的mudofi75f4tjvh则是AD域被编码后的字符串。

因为这里十六个字节过后有“00”开头的标志，所以可以断定应该调用OrionImprovementBusinessLayer.CryptoHelper.Base64Decode对应的解码算法。解码后可以得到域名称：WASHO。

下图就是通过GetNextStringEx和GetNextString函数加密的方式生成的URL。对照上图其实如果没有“00”标志，这种URL形式和GetCurrentString/GetPreviousString函数加密方式中以CryptoHelper.Base64Encode加密域名的方式是很像的，所以这种直接使用CryptoHelper.Base64Encode对应的解码算法即可，最终得到spsd.sk.ca域名。

安全研究员@bambenek在其Github上公布了1722个疑似与此次攻击事件相关的DGA域名:

通过上述DGA域名格式解析，我们仅提取最有价值的以“.”分隔的第一段看起来杂乱无序的编码尝试进行逆向解密，如下是解密结果的部分展示，可以发现此次黑客攻击目标的组织数量巨大，包括多数大型美国政府和企业的常见域名。

因为GUID是通过MD5计算出来的，所以要想还原MAC地址是不可能的，但这并不代表GUID就没有价值。FireEye在其GitHub上发布的DNS请求内部包含以下加密的GUID：

我们在解密出的文档中搜索发现同样的规律：

r1q6arhpujcf6jb6ervisu10odohu0it.appsync-api.us-west-2.avsvmcloud.com
domain name part GUID (0x2956497EB4DD0BF9) offset 0 = central.pima.g
0oni12r13ficnkqb2w.appsync-api.us-west-2.avsvmcloud.com
domain name part GUID (0x2956497EB4DD0BF9) offset 35 = ov
r8stkst71ebqgj66ervisu10bdohu0gt.appsync-api.us-west-2.avsvmcloud.com
domain name part GUID (0x683D2C991E01711D) offset 0 = central.pima.g
ulfmcf44qd58t9e82w.appsync-api.us-west-2.avsvmcloud.com
domain name part GUID (0x683D2C991E01711D) offset 35 = ov
617stsr6ntep0auho2v60be2h.appsync-api.us-east-2.avsvmcloud.com
domain name part GUID (0x92EB3D64B8A03CB) offset 35 = ions.com

由此可见相同GUID可以作为域名长度过长时进行分割的子串，逆向拼接即可形成完整的域名。

本文从红队的视角分析了Sunburst后门中的TTPs，其后门实现逻辑可以看出攻击者把安全隐蔽(OpSec)放在了第一位，虽然其中很多技术是恶意软件本身的技巧，但是涉及的一些思想和TTPs对红队建设仍有很大参考价值，也透露出现阶段红队技巧和第一梯队APT组织实战攻击技巧的差距。红队行动首先就要制定策略，是隐蔽优先还是速度优先。但是无论哪种策略，OpSec始终是红队人员的必修课。

[1] Highly Evasive Attacker Leverages SolarWinds Supply Chain to Compromise Multiple Global Victims With Sunburst Backdoor https://www.fireeye.com/blog/threat-research/2020/12/evasive-attacker-leverages-solarwinds-supply-chain-compromises-with-Sunburst-backdoor.html

[2] Sunburst Additional Technical Details https://www.fireeye.com/blog/threat-research/2020/12/Sunburst-additional-technical-details.html

[3] Analyzing Solorigate, the compromised DLL file that started a sophisticated cyberattack, and how Microsoft Defender helps protect customers https://www.microsoft.com/security/blog/2020/12/18/analyzing-solorigate-the-compromised-dll-file-that-started-a-sophisticated-cyberattack-and-how-microsoft-defender-helps-protect/

[4] 从Solarwinds供应链攻击（金链熊）看APT行动中的隐蔽作战, https://mp.weixin.qq.com/s/DsFgqpQ2Gbs0j0aQaFbsYA

[5] Sunburst Cracked, https://github.com/ITAYC0HEN/Sunburst-Cracked 

[6] Sunburst DGA decoder, https://github.com/2igosha/Sunburst_dga 

[7] Living Off The Land Binaries and Scripts (and also Libraries) https://lolbas-project.github.io/

[8] Bring Your Own Land (BYOL) – A Novel Red Teaming Technique https://www.fireeye.com/blog/threat-research/2018/06/bring-your-own-land-novel-red-teaming-technique.html

[9] ProcessColor.cna https://github.com/harleyQu1nn/AggressorScripts/blob/master/ProcessColor.cna#L10

[10] Seatbelt InterestingProcessesCommand https://github.com/GhostPack/Seatbelt/blob/master/Seatbelt/Commands/Windows/InterestingProcessesCommand.cs

[11] Sliver https://github.com/BishopFox/sliver