Курсовая работа: Защита программ от компьютерных вирусов
Курсовая работа: Защита программ от компьютерных вирусов
Реферат по информатике ученика 11”А” класса школы №776 Юго – Восточного административного округа Афонина Сергея Викторовича
В главе анализируется механизм распространения и функционирования вирусов в операционной системе MS-DOS и на основе анализа предлагаются достаточно эффективные способы борьбы с ними. Приводятся описания трех разных программ, обеспечивающих выявление и ликвидацию вирусов. Модуль F_Anti может использоваться для автоматической защиты вновь разрабатываемых Турбо Паскалевых программ. Программа AntiVir осуществляет выявление и ликвидацию загрузочных вирусов и контроль любых исполняемых файлов на основе сопоставления наиболее уязвимых для вируса частей файлов с их эталонными копиями. Наконец, комплекс программ SetFag.exe и Fag,prg даст Вам возможность установить антивирусную программу—фаг на любой уже созданный ЕХЕ-файл: в момент запуска программы фаг проверит ее состояние, если программа поражена вирусом, сообщит об этом и удалит вирус.
1. Что такое компьютерные вирусы
Если Вы имеете опыт продолжительной работы с ПК, то, возможно, уже сталкивались с компьютерными вирусами или хотя бы слышали о них. Компьютерный вирус-это программа, производящая в Вашем ПК действия, в которых Вы не нуждаетесь и о которых не подозреваете. Главной ее особенностью является способность к «размножению», т.е. к созданию множества готовых к дальнейшей работе экземпляров вируса. Вирусы «цепляются» к обычным исполняемым файлам типа .ЕХЕ, .СОМ или к загрузочным секторам физических носителей информации (дискет) и таким образом перемещаются от одного ПК к другому.
Являвшиеся первоначально вполне невинным развлечением скучающих программистов компьютерные вирусы сегодня стали настоящим бедствием для пользователей ПК: количество и типы таких программ растут с ужасающей скоростью, а сами вирусы в ряде случаев приобрели весьма неприятные свойства-некоторые из них способны уничтожать файловую структуру дисков со всеми катастрофическими для пользователя последствиями. В литературе [14] описывается беспрецедентный случай, когда вирус на Три дня (с 2 по 4 ноября 1988 г.) вывел из строя фактически всю компьютерную сеть США. Были парализованы компьютеры Агентства национальной безопасности, Стратегического командования ВВС США, локальные сети всех крупных университетов и исследовательских центров. Лишь в последний момент удалось спасти систему управления полетом космических кораблей Шаттл. Положение было настолько серьезным, что к расследованию немедленно приступило ФБР. Виновником катастрофы, причинившей ущерб более чем в 100 миллионов долларов, оказался студент выпускного курса Корнеллского университета Р.Моррис, придумавший достаточно хитрую разновидность вируса. Он был исключен из университета с правом восстановления через год и приговорен судом к уплате штрафа в 270 тысяч долларов и трем месяцам тюремного заключения.
Трудно объяснить, для чего программисты тратят силы и время на создание все более изощренных типов вируса, поскольку их авторы почти всегда остаются или надеются остаться анонимными, так что естественное для человека стремление к известности здесь исключено. Может быть это неудачная шутка (этой версии придерживался Р.Моррис), возможно это связано с патологическими отклонениями в психике, а может быть объяснение кроется в стремлении заработать на создании антивирусных программ? Как бы там ни было, нам нельзя не считаться с возможностью заражения ПК компьютерным вирусом.
2. Цикл функционирования вирусов
В цикле существования любого вируса можно выделить три этапа. Первоначально вирус находится в неактивном состоянии. В этом состоянии он внедрен в тело исполняемого файла или находится в загрузочном секторе диска и «ждет» своего часа. Именно в неактивном состоянии вирусы переносятся вместе с программами или дискетами от одного ПК к другому (обмен программами между пользователями ПК-явление обыденное, и Вы сами, читатель, возможно копировали полюбившуюся Вам игру или текстовый редактор, не подозревая, что копируете еще и вирус). Разумеется, в неактивном состоянии вирус ничего не может сделать. Для того чтобы он начал свою работу, необходимо запустить исполняемый файл или загрузиться с зараженной дискеты. В этот момент активизируется вирус, который либо создает резидентную в памяти программу, способную порождать копии или производить какие-то разрушительные действия, либо немедленно приступает к работе.
Если вирус создал резидентную программу, то ее активизация осуществляется различными способами - все зависит от фантазии автора вируса. Обычно вирус перехватывает прерывание $21, являющееся ключевым для доступа к любым операциям с MS-DOS. Таким образом, любая попытка чтения или записи информации на диск или обращение к клавиатуре дисплея приводит к активизации резидентной программы вируса. После получения управления (или активизации резидентной программы) вирус приступает к «размножению»: он отыскивает подходящий исполняемый файл и внедряет свой код в его тело (см. ниже). Как правило, вирус заражает лишь один исполняемый файл за раз, чтобы пользователь не обратил внимания на чрезмерное замедление в работе программ: второй этап жизнедеятельности вируса - это этап активного размножения, поэтому вирусная программа стремится максимально скрыть от пользователя ПК результаты своей деятельности.
После того как заражено достаточно много файлов, может наступить третий этап, связанный с внешними проявлениями работы вируса. Ваш компьютер вдруг начнет вести себя странно: зазвучит ли музыкальная фраза, или начнут «сыпаться» символы на экране дисплея-не суть важно, главное, что только в этот момент Вы с ужасом вспомните, что на жестком диске находятся чрезвычайно важные для Вас данные или программы, которые Вы не успели или не смогли скопировать на дискеты. Увы! Некоторые вирусы к этому моменту могут уже безвозвратно нарушить файловую структуру.
Что делать при обнаружении вируса? Прежде всего не паниковать, ведь далеко не все вирусы отличаются «кровожадностью». Следует выключить компьютер, вставить в привод гибкого диска заранее припасенную эталонную системную дискету (никогда не снимайте с нее защиту!) и снова включить компьютер. Если на ПК имеется специальная кнопка для перезагрузки {RESET или INIT), можно использовать ее и не выключать/включать компьютер, но во всех случаях не пытайтесь перезагрузиться с помощью Ctrl-Alt-Del: от некоторых типов вируса Вы не избавитесь таким образом. Затем нужно запустить какую-либо программу—антивирус (например, AIDSTEST Д.Н.Лозинского) и с ее помощью локализовать и удалить вирус. Если антивирусная программа не может обнаружить вирус или у Вас под рукой нет такого рода программ, следует попробовать обратиться к нужному Вам жесткому диску и, если это удастся сделать, скопировать все наиболее ценное (но только не исполняемые файлы!) на дискеты. После этого заново переформатировать жесткий диск, перенести на него эталонную копию ДОС и восстановить с дискет то, что удалось спасти.
3. «Вакцинация» программ
Что же следует сделать, чтобы эта безрадостная картина не стала реальностью? Один ответ очевиден-периодически (и по возможности чаще) сохранять жизненно важные для Вас результаты работы на дискетах. Нет ничего проще, чем дать этот совет, гораздо сложнее заставить себя следовать ему: я сам, честно говоря, далеко не каждый день трачу время на архивирование. Второй ответ менее очевиден. С его простой идеей я впервые познакомился в прекрасной статье Ф.Н.Шерстюка.
Вот эта идея: нужно произвести «вакцинацию» исполняемых программ, т.е. придать им свойство самодиагностики, позволяющее произвести контроль собственного файла и выяснить, заражен он или нет. Если факт заражения установлен, программа может попытаться восстановить свой исходный вид, т.е. удалить прицепившийся к ее файлу вирус. Если эту идею последовательно воплощать в жизнь, то большинство Ваших программ приобретет стойкий «иммунитет» к вирусам, во всяком случае, они смогут достаточно быстро сообщить Вам о факте заражения.
Преимущества этой идеи очевидны: в отличие от разработчиков многочисленных антивирусных программ, которые борются с конкретными разновидностями вирусов, Вы можете сохранить в файле программы некоторую ключевую информацию о ее незараженном виде, и поэтому факт заражения любым видом вируса может быть легко установлен в момент запуска Вашей программы.
3.1. Заголовок исполняемых файлов
Какую именно информацию о нзараженном файле следует сохранять? Для ответа на этот вопрос необходимо знать соглашение ДОС о формате исполняемых файлов. Как известно, существуют два формата: СОМ и ЕХЕ. Любая программа, обрабатываемая системой Турбо Паскаль версии 4.0 и выше, может быть оттранслирована только в ЕХЕ-файл, поэтому все дальнейшие рассуждения относятся именно к этому формату.
В начале ЕХЕ-файла располагается заголовок, в котором содержится вся информация, необходимая для преобразования дискового файла в готовую к работе программу. Первые 28 байт заголовка соответствуют следующей структуре данных:
Type
HeadExeType = record
Sign: Word; {Признак ЕХЕ-файла}
PartPag: Word; {Часть неполного сектора в конце файла}
PageCnt: Word; {Количество секторов, включая неполный}
ReloCnt: Word; {Количество элементов в таблице перемещения}
HdrSize: Word; {Длина заголовка в параграфах}
MinMem: Word; {Минимальный размер кучи (в параграфах)}
МахМет: Word; {Максимальный размер кучи (в параграфах)}
ReloSS: Word; {Начальное значение сегмента стека SS}
ExeSP: Word; {Начальное значение указателя стека SP}
ChkSum: Word; {Контрольная сумма всех слов файла}
ExelP: Word; {Смещение точки запуска программы}
ReloCS: Word; {Начальное значение сегмента кода CS};
TabiOff: Word; {Смещение первого элемента таблицы перемещения}
Overlay: Word; {Номер оверлея или 0 для основной программы}
end; {HeadExe}
Остальные элементы заголовка содержат так называемую таблицу перемещения, предназначенную для настройки адресов загруженной программы. Таблица начинается с байта TabiOff от начала файла и содержит ReloCnt четырехбайтных элементов следующего вида:
Type
ReloTablltem = record
ItemSeg: Word; {Сегмент перемещаемого адреса}
IternOfs: Word; {Смещение перемещаемого адреса}
end;
Признак ЕХЕ-файла хранится в поле Sign в виде символов «MZ» (код $5A4D) - с этого признака должен начинаться любой ЕХЕ-файл. Поле HdrSize содержит длину всего заголовка в параграфах (участках памяти длиной по 16 байт каждый). Поля PartPag и PageCnt определяют общую длину загружаемой в память части ЕХЕ-файла по следующей формуле:
L = (PageCnt-l)*512 + PartPag - HdrSize*16
Остальная часть файла (длина ЕХЕ-файла может быть больше L+HdrSize*16) при загрузке программы не учитывается. Обычно в остатке файла, созданного системой Турбо Паскаль, (если, разумеется, есть остаток) содержится информация, используемая встроенным отладчиком, или оверлеи.
Подавляющее большинство ЕХЕ-вирусов пристыковывает свою программу в конец файла, а для того чтобы эта программа была загружена в память и ей было передано управление, изменяет поля PartPag, PageCnt, ReloCS, ExelP (адрес точки, куда передается управление после окончания загрузки) и, возможно, некоторые другие поля. При таком способе внедрения общая длина загружаемой в память части файла должна составлять
ExeSize = FileSize + VirusSize,
где FileSize-полная длина ЕХЕ-файла, а VirusSize-длина программы вируса. Так как в остатке фала могут храниться оверлеи (или архив для саморазгружающихся архивных программ), длина ExeSize может оказаться чрез-мерно большой, так что программа не сможет загрузиться в память или не сможет работать нормальным образом. Некоторые безграмотно написанные вирусы не учитывают это обстоятельство и быстро выдают себя, т.к. зараженные программы перестают работать.
Другой способ внедрения вируса-пристыковка кода вируса до начала загружаемой части программы и сразу за заголовком файла. L - загружаемая в память часть файла.
Такой способ внедрения позволяет не загружать в память весь ЕХЕ-файл, а длина загруженной программы увеличивается только на длину кода вируса. Несмотря на кажущееся преимущество такого способа, он используется достаточно редко. Его реализация значительно сложнее, так как перед передачей управления основной программе вирус должен перенести 256 байт префикса программного сегмента {PSP) в конец собственного кода так, чтобы они непосредственно предшествовали телу программы-в противном случае будет нарушена важная связь программы с PSP или относительная адресация в самой программе.
Кроме того, в процессе заражения он должен увеличить на величину VirusSize поле IternOfs каждого элемента таблицы перемещения и абсолютного адреса, указываемого этим элементом. В отличие от стандартного загрузчика ДОС вирусу приходится корректировать не загруженную программу, а ее файловый образ. Так как в ЕХЕ-программе средней сложности может быть несколько сотен элементов таблицы перемещения, процесс настройки таблицы вирусом приводит к заметному увеличению времени запуска программы, что может обнаружиться пользователем. На этапе размножения вирусы стремятся по возможности скрыть от пользователя результат своей деятельности, поэтому ЕХЕ-файлы редко поражаются вирусами, пристыкованными в начало файла.
Разумеется, существует возможность внедрения вируса непосредственно в тело исполняемой программы. Однако на практике это почти всегда означает разрушение логики работы программы, поэтому такой вирус немедленно обнаруживается.
Анализ сказанного позволяет сделать важный вывод: практически любой существующий вирус (или вирус, который еще только будет создан!), рассчитанный на поражение ЕХЕ-файла, пристыковывает свой код в конец файла и изменяет его заголовок. Следовательно, для контроля факта заражения программы и ликвидации вируса необходимо где-то сохранить заголовок файла и его эталонную длину и периодически сопоставлять действительный заголовок и длину с эталонными значениями. При этом следует учитывать то обстоятельство, что некоторые вирусы контролируют любое обращение к дисковым секторам, в которых расположена их программа, и «подсовывают» незара-женные копии этих секторов. Такие вирусы (их называют вирусы—невидимки) вряд ли удастся обнаружить с помощью стандартного обращения к функциям ДОС. Для борьбы с ними используют прямое обращение к BIOS-прерыванию $13.
3.2. Защита вновь создаваемых программ
Ключевую информацию (будем для краткости называть ее ключ) о незараженной программе можно хранить в отдельном файле, но в этом случае существует опасность потерять дополнительный файл при копировании программы или ошибочно уничтожить его. Гораздо надежнее хранить ключ в теле самого защищаемого файла. К сожалению, его нельзя подобно вирусу при-стыковать в конец файла, т.к. в случае заражения вирус изменит поля PartPag и PageCnt и мы никогда не сможем определить то место в файле, где он располагается. Вспомним, что все константы (в том числе и типизированные) создаются на этапе компиляции программы, таким образом в файле обязательно имеется область данных, содержащая значения этих констант. Эта область в Турбо Паскалевых программах располагается в самом конце загружаемой части файла (см.рис.6.2).
Следовательно, мы должны объявить в программе типизированную констант, предназначенную для хранения ключа, а затем в область файла, отведенную для ее размещения, поместить нужную информацию.
Каким образом отыскать в ЕХЕ-файле место, занимаемое ключом? Конечно, можно перед ним в программе разместить какую-либо типизированную константу с характерным значением (например, заранее обусловленную текстовую строку) и затем отыскивать ее в файле. Однако такое решение вряд ли можно признать удовлетворительным: во-первых, всегда существует вероятность того, что какой-то фрагмент кодов программы содержит ту же цепочку байт, что и заголовок ключа; во-вторых, придется просматривать подчас большой по объему ЕХЕ—файл в поисках нужной константы. Значительно изящнее выглядит решение, основанное на точном вычислении смещения от начала файла до ключа.
Для этого нужно определить начало области данных в файле. В заголовке файла не предусмотрено никакой информации о начальном значении регистра DS, в котором хранится сегмент данных. Перед передачей управления программе загрузчик устанавливает значение этого регистра так, чтобы он указывал на начало так называемого префикса программного сегмента {PSP), а запущенная программа уже сама должна установить его надлежащим образом.
Страницы: 1, 2
