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[网络安全自学篇] 六十一.PE文件逆向之数字签名详细解析及Signcode、PEView、010Editor、Asn1View等工具用法（二）

2020-03-25 07:22 866 查看

本系列虽然叫“网络安全自学篇”，但由于系统安全、软件安全与网络安全息息相关，作者同样会分享一些系统安全案例及基础工具用法，也是记录自己的成长史，希望大家喜欢，一起进步。前文 “[网络安全自学篇] 五十七.PE文件逆向之什么是数字签名及Signtool签名工具详解（一）” 分享了数字签名的原理知识，这篇文章将详细解析数字签名，采用Signtool工具对EXE文件进行签名，接着利用Asn1View、PEVie、010Editor等工具进行数据提取和分析，这是全网非常新的一篇文章，希望对您有所帮助~

三.PE文件签名数据分析

1.ASN1Dump分析签名数据
2.ASN1View提取证书及分析数据

四.PE签名文件新增数据

五.总结

作者作为网络安全的小白，分享一些自学基础教程给大家，主要是关于安全工具和实践操作的在线笔记，希望您们喜欢。同时，更希望您能与我一起操作和进步，后续将深入学习网络安全和系统安全知识并分享相关实验。总之，希望该系列文章对博友有所帮助，写文不易，大神们不喜勿喷，谢谢！如果文章对您有帮助，将是我创作的最大动力，点赞、评论、私聊均可，一起加油喔~

PS：本文参考了安全网站和参考文献中的文章（详见参考文献），并结合自己的经验和实践进行撰写，也推荐大家阅读参考文献。

软件安全：https://github.com/eastmountyxz/Software-Security-Course
其他工具：https://github.com/eastmountyxz/NetworkSecuritySelf-study
基础工具：https://github.com/eastmountyxz/Security-Software-Based

声明：本人坚决反对利用教学方法进行犯罪的行为，一切犯罪行为必将受到严惩，绿色网络需要我们共同维护，更推荐大家了解它们背后的原理，更好地进行防护。

前文欣赏：
[渗透&攻防] 一.从数据库原理学习网络攻防及防止SQL注入
 [渗透&攻防] 二.SQL MAP工具从零解读数据库及基础用法
 [渗透&攻防] 三.数据库之差异备份及Caidao利器
 [渗透&攻防] 四.详解MySQL数据库攻防及Fiddler神器分析数据包

一.PE文件数字签名过程

PE文件数字签名能够有效保证文件未被非法篡改，安全软件通过验证文件是否有正规厂商的数字签名来降低误报。其基本流程如下图所示：

签名：

软件发布者使用散列算法（如MD5或SHA）计算PE文件的散列值。
软件发布者使用私钥对散列值进行签名得到签名数据。
将签名私钥对应的公钥和签名数据等以证书的形式附加在PE文件之中，形成经过数字签名的PE文件。
软件发布者将经过数字签名的PE文件进行发布。

验证：

从PE文件证书中提取软件发布者的公钥、使用的散列算法、签名算法、原始散列值的签名数据。
使用提取的公钥和对应签名验证算法将签名数据还原为原始PE文件的原始散列值。
对现有PE文件使用同样的散列算法计算出对应的散列值。
对比两个散列值是否一致，从而判断数据是否被破坏和篡改。

PE文件数字签名所使用的工具包括：

makecert.exe：生成数字签名证书
signcode.exe：数字签名工具
test.exe：被数字签名的目标PE文件
test.cer：数字证书文件
test.PVK：数字签名的私钥文件

我们首先需要通过makecert.exe工具生成证书test.cer和私钥文件test.PVK，接着调用signcode.exe工具对目标PE文件（test.exe）进行数字签名。其中，通过makecert.exe生成需要的证书常见参数如下：

-r: 自签名
-n: 证书名称，格式为-n “CN=名称, E=Email,O=组织名称,C=国家, S=省份(州), P=县城”
-a: 指定散列算法，其值必须是md5（默认值）或SHA1
-$: 指定证书的签名权限，其值必须是commercial（商业软件）或individual（个人软件）
-b: 证书有效期的开始时间，格式为mm/dd/yyyy
-e: 证书有效期的结束时间，格式为mm/dd/yyyy

Error: Invalid algorithm
Usage: MakeCert [ basic|extended options] [outputCertificateFile]
Extended Options
-sc  <file>         Subject's certificate file
-sv  <pvkFile>      Subject's PVK file; To be created if not present
-ic  <file>         Issuer's certificate file
-ik  <keyName>      Issuer's key container name
-iv  <pvkFile>      Issuer's PVK file
-is  <store>        Issuer's certificate store name.
-ir  <location>     Issuer's certificate store location
<CurrentUser|LocalMachine>.  Default to 'CurrentUser'
-in  <name>         Issuer's certificate common name.(eg: Fred Dews)
-a   <algorithm>    The signature algorithm
<md5|sha1>.  Default to 'md5'
-ip  <provider>     Issuer's CryptoAPI provider's name
-iy  <type>         Issuer's CryptoAPI provider's type
-sp  <provider>     Subject's CryptoAPI provider's name
-sy  <type>         Subject's CryptoAPI provider's type
-iky <keytype>      Issuer key type
<signature|exchange|<integer>>.
-sky <keytype>      Subject key type
<signature|exchange|<integer>>.
-d   <name>         Display name for the subject
-l   <link>         Link to the policy information (such as a URL)
-cy  <certType>     Certificate types
<end|authority|both>
-b   <mm/dd/yyyy>   Start of the validity period; default to now.
-m   <number>       The number of months for the cert validity period
-e   <mm/dd/yyyy>   End of validity period; defaults to 2039
-h   <number>       Max height of the tree below this cert
-r                  Create a self signed certificate
-nscp               Include netscape client auth extension
-eku <oid[<,oid>]>  Comma separated enhanced key usage OIDs
-?                  Return a list of basic options
-!                  Return a list of extended options

第一步，打开CMD调用makecert.exe并输入命令生成证书文件。
参数表示自签名、个人软件、授权者为YXZ、组织单位是WHU、国家及省份，散列算法采用md5，有效期是2020-03-16到2030-01-01。

makecert -r -$ "individual" /sv "test.PVK" -n "CN=YXZ,O=WHU,C=China,S=Hubei"
-a md5 -b 03/16/2020 -e 01/01/2030 test.cer

需要注意设置密码如“123456”，成功之后，可以看到新增加的两个证书和私钥文件。

第二步，双击test.cer点击“安装证书”，并设置信任根证书机构。

信任之后，此时的证书是受信任且合法的，查看证书详细信息，能够看到签名算法md5RSA、散列算法md5、颁发者信息及有效期等，如下图所示。

第三步，利用signcode.exe工具进行数据签名。
选择需要加密的“test02.exe”文件。

选择我们生成的数字证书“test.cer”和私钥文件“test.PVK”。

注意，这里的散列算法选择“SHA1”。这里的散列算法是PE文件的签名信息，而之前makecert.exe设置的md5是证书的散列算法。

暂时不设置时间戳，最终成功为“test02.exe”进行数字签名。

第四步，打开test02.exe文件属性，可以看到它增加了一个“数字签名”的区域，并且能够看到此数字签名是正常的及详细信息。

第五步，我们采用PEView打开已签名和未签名的PE文件对比，发现CERTIFICATE Table区域为前面信息。

注意：图中PPT均为作者制作，相关视频在网易云中查看。

二.PE文件签名数据提取

PE文件数字签名信息存放在Certificate Table位置，同时PE文件可选文件头DataDirecotry第5项记录文件偏移及大小。下图为PE文件数字前面的PKCS#7格式。
参考文献：https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/debug/pe-format

1.PEView查看签名信息

第一步，使用PEView查看签名的test02.exe文件，可以看到Certificate Table存储相关签名信息。

文件开始位置：00000A00（长度：488H）

表项长度：4字节，头部和签名数据的总长度
证书版本：2字节，常见0x0200表示WIN_CERT_REVISION_2
证书类型：2字节，常见0x0002表示包含PKCS#7的SignData结构
SignedData：包含PE文件Hash值的签名数据、软件发布者公钥，选用的签名及散列算法等。（在文件中为ASN.1编码）

对应的结构：

第二步，在PE文件可选文件头DataDirecotry第5项查看文件签名信息的偏移及大小。
此时的偏移地址是“00000A00”、大小为488H，而未前面的PE文件其值均为0。

第三步，wRevision表示证书的版本号，wCertificateType表示证书类型，其值为0x0002，表示包含PKCS#7的SignedData结构。接下来我们对所提取的签名数据，就需要用该格式进行解析。

2.010Editor提取签名数据

第一步，通过010Editor打开签名后的test02.exe文件。

第二步，这里推荐读者在010Editor中导入PE文件解析模板，更方便读者对PE文件的解析。

模板运行结果如下图所示，我们可以查看各个区域的信息。后一篇文章将讲解PE文件的存储格式。

第三步，通过运行模板找到数字签名的偏移地址0A00h和大小488h。

第四步，定位到签名偏移地址00000A00，Certificate Table从第9个字节开始后为签名信息，将其复制另存为另一个文件，如“test02.dat”。

此时我们的签名信息成功导出，后续需要进行数据分析。

三.PE文件签名数据分析

PKCS#7 微软官方文档
一个 PKCS#7 SignedData结构包括PE文件的哈希值，一个被软件出版厂商的私钥创建的签名，和将软件出版厂商的签名密钥和法人代表进行绑定的（系列）X.509 v3 证书。PKCS#7 1.5 版本规范定义了如下关于 SignedData 的 ASN.1（抽象语法符号）结构：

注意，导出的“test02.dat”签名数据为 ASN.1抽象结构，需要采用ASN1View或ASN1Dump进行解析，其效果如下图所示：

1.ASN1Dump分析签名数据

第一步，调用ASN1Dump打开“test02.dat”解析基础数据。

每个字段有对应的flag，比如：

指定SignedData结构
值为“1.2.840.113549.1.7.2”，表示采用PKCS#7结构
生成签名的哈希算法
MD5：1.2.840.113549.2.5
SHA1：1.3.14.3.2.26
SHA256 2.16.840.1.101.3.4.2.1
签名属性
SPC：1.3.6.1.4.1.311.2.1.4

第二步，获取证书颁发者信息，包括md5withRSA签名、证书颁发者YXZ、组织WHU、国家及省份。
每块数据通常有一个标记变量，标记变量对应有相关值，比如颁发者标记2.5.4.3和颁发者YXZ、散列算法和散列值等。

第三步，其他相关信息。

核心数据包括：

散列算法
摘要数据
公钥数据
签名后数据

注意，RSA签名后的数据和公钥值会还原出来第一个hash值，摘要数据和散列算法将计算第二个hash值。如果两个值一致，则表示该PE文件在传输过程中未被篡改或破坏，且受信任；否则已经被破坏。

2.ASN1View提取证书及分析数据

第一步，回顾我们前面的签名信息和证书信息，如下图所示。PE文章签名信息的散列算法是SHA1、签名算法是RSA，签名证书的散列算法是MD5。

第二步，采用ASN1View打开“test02.dat”。
主要由三部分组成，左边是树形ASN1层次结构，右上部分是地址、数据和值，右下部分是对应的解析结构。接着回到最早的签名结构图，我们分别对每部分数据进行分析。

第三步，分析Contentinfo部分数据。
该部分主要存储PE文件的hash值、以及标记变量、散列算法等。

比如sha1散列算法。

第四步，分析Certificates部分数据。
该部分主要存储证书相关信息，包括证书发布者、证书时间戳等信息。注意，该部分内容可以直接导出，再和“test02.exe”的数字证书进行对比。

比如省份“Hubei”。

接下来，我们需要导出该部分的证书信息。下图的前4个字节为地址和大小，我们从“30 82”开始复制。这里采用010Editor工具复制。

第五步，采用010Editor导出证书部分数据，并进行对比实验。

对比从010Editor导出的“output.cer”证书和“test02.exe”数字签名信息，发现是一致的（包括公钥），该实验也证明了签名数据的第二部分为证书信息。

第六部分，分析Signerinfos部分数据。
该部分主要存储签名使用者的信息、签名的hash、时间戳、UTC时间、摘要信息、签名算法等。

如下图所示，第三部分的长度为360，从“30 82”开始为第三部分的具体值。

重要的值包括：

散列算法sha1

摘要数据：标记为messageDigest，对应的值存储在该节点的SET部分

RSA签名后的数据

四.PE签名文件新增数据

这里我提出一个问题：恶意软件是否能隐藏合法证书并进行签名呢？PE签名文件是否能新增数据而不影响签名的效果呢？

Chrome浏览器中签名目录曾附加数据（配置数据或许可证信息），如GotoMyPc、PowerGrep、RegexBuddy等。那么我们是否也能完成相关的实验呢？
参考文献：https://blog.didierstevens.com/2013/08/13/a-bit-more-than-a-signature/

当我们修改PE文件的签名数据或新增错误数据时，该PE文件的签名信息会显示被破坏。如何有效的新增数据呢？下面开始我们的实验。

第一步，用010Editor打开已签名的“test02.exe”文件，并导入PE模板。

第二步，修改PE文件数字签名的Certificate Table大小，我们将488h修改为498h，相当于增加16h。

第三步，并且在数字签名的末尾增加16h内容
需要注意，增加的字节为8的倍数。

第四步，查看“test02.exe”属性，发现数字签名仍然存在且正常。

最终我们成功的在数字签名后增加信息，并且没有破坏数字签名。如果我们将恶意代码隐藏在该数字签名中，是不是其危害更大，如果能绕过杀毒软件并进行相关的hook或植入，是不是非常可怕呢？

五.总结

文章写到这里，就介绍完毕，本文主要讲解PE文件数字签名，并对其进行详细解析，属于系统安全和PE逆向相关知识，希望对您有所帮助。内容包括：

PE文件数字签名过程
PE文件签名数据提取
PE文件签名数据分析
PE签名文件新增数据

文章同时也加深了读者对相关PE解析工具的使用理解，包括：

PEView
010Editor及模板
makecert
signcode
ASN1Dump
ASN1View

后续将学习PE文件结构知识、图标修改、对话框分析、EXE解析、加壳解密等。希望这系列文章对您有所帮助，同时真的感觉自己技术好菜，要学的知识好多。这是第61篇原创的安全系列文章，从网络安全到系统安全，从木马病毒到后门劫持，从恶意代码到溯源分析，从渗透工具到二进制工具，还有Python安全、顶会论文、黑客比赛和漏洞分享。未知攻焉知防，人生漫漫其路远兮，作为初学者，自己真是爬着前行，感谢很多人的帮助，继续爬着，继续加油！

欢迎大家讨论，是否觉得这系列文章帮助到您！如果存在不足之处，还请海涵。任何建议都可以评论告知读者，共勉~

武汉加油！湖北加油！中国加油！！！

(By:Eastmount 2020-03-24 下午6点写于贵阳 http://blog.csdn.net/eastmount )

参考文献：
[1] 武大《软件安全》课程
[2] [网络安全自学篇] 五十七.PE文件逆向之什么是数字签名及Signtool签名工具详解（一）
[3] http://www.microsoft.com/whdc/winlogo/drvsign/Authenticode_PE.mspx
[4] https://blog.didierstevens.com/2013/08/13/a-bit-more-than-a-signature/
[5] 对Windows 平台下PE文件数字签名的一些研究 - DoveFeng
[6] https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/debug/pe-format
[7] 哈希 HASH·数字签名 - Phant
[8] 恶意文件分析系统中的数字签名验证 - 绿盟科技
[8] [翻译]Windows PE文件中的数字签名格式 - 看雪银雁冰大神
[9] PE文件数字签名工具 - ahuo
[10] PE文件解析-异常处理表与数字签名 - zhyulo
[11] Authenticode签名伪造——PE文件的签名伪造与签名验证劫持 - 嘶吼RoarTalk
[12] 数字签名 - CTF Wiki
[13] 数字签名算法介绍和区别 - infiniSign
[14] [求助]关于PE文件的数字签名 - 看雪论坛
[15] 区块链：数字签名是什么？- ChinaKingKong
[16] 校验文件数字签名的合法性(VerifyPE) - ahuo
[17] 数字签名 - shinymood
[18] 恶意文件分析系统中的数字签名验证 - 百度文库
[19] 如何判断一个文件是否已经有数字签名 - CSDN论坛

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