Go语言木马加密通信分析与检测

作者：观成科技日期：2021年10月25日阅：2,752

一、Go语言木马增长显著

据网络安全公司 Intezer 报告显示，恶意软件的开发者已经从 C 和 C++ 逐渐转向 Go 语言，自 2017 年以来，基于 Go 语言的恶意软件数量呈现爆发式增长，增幅超过了 2000%。预计Go的使用率在未来几年将持续上升，并与C、C++和Python一起，成为恶意软件编码的首选编程语言之一。

Go语言木马的迅猛增长，与Go语言天然的开发优势有较强联系。与其他开发语言相比，Go的主要优势表现在：

Go支持跨平台编译，开发者只需要编写一次代码，就可以编译出多个平台的二进制文件，包括Windows、Linux和Mac系统。
Go具有很强的反逆向能力，安全人员对Go语言生成的二进制文件逆向分析难度很大，杀毒软件对Go语言生成的恶意软件检测效率比较低。由于Go使用了静态编译，导致生成的二进制文件体积比较大，在反汇编工具中打开Go语言二进制文件，往往会看到上千个函数。再加上，Go独特的调用约定、栈空间管理和多返回值机制，进一步加大了Go的逆向分析难度。
Go语言在编写网络堆栈方面具有明显优势，Go语言有一个非常好用的网络栈，因此使用 Go 语言编写需要经常发送、接收网络数据包的恶意软件会更加容易。实际上，谷歌设计创建Go语言的一个原因就是用来取代谷歌内部的C++网络服务。

经过情报搜集可以发现，从最近两年开始，除一般恶意软件外，某些知名APT恶意软件Zebrocy、SUNSHUTTLE、HabitsRAT等，也使用Go语言开发编译，并且利用TLS协议实现与C&C服务器之间的加密通信。为了研究在Go语言木马的加密通信特征并达成有效检测，我们对Go语言中TLS协议的实现细节进行了研究，重点考察TLS协议握手协商的独有特点。文末针对Go语言实现的恶意加密流量检测给出了实例。

二、Go语言TLS协议实现分析

TLS（Transport Layer Security）是一个保证信息安全的应用层协议，它的前身是 SSL。它是一套对由 TCP 传输的报文进行加密的协议。TLS通常用于保证Web通信（HTTP）以及其他流行协议的安全，比如POP、IMAP，当它们使用TLS保护后，分别被称为HTTPS、POPS和IMAPS。

我们对Go语言中TLS通信的实现过程进行了研究分析。在Go语言中，实现TLS通信主要分为以下几步：创建请求、获取连接、建立TCP连接、实现TLS握手、传输加密数据。

2.1外层封装分析

在Go语言中，HTTPS协议的实现方法是以HTTP协议包中实现的，且具有相同的请求流程：

创建http.Client对象client；
创建http.Request对象req；
发送请求client.do(req)；
关闭resp.Body.Close()。

在Go的官方文档中，共提供了五种实现方法：Get、Head、Post、PostForm和Do。其中前四种方法都调用Do方法，即使直接调用Get、Head、Post或PostForm,内部同样会创建Request对象，且最终总是通过Client.Do函数发送请求。下图为实现Get方法的函数调用顺序，可以发现通过Client.Do()方法调用私有的Client.do()方法来执行请求，并且在最后执行请求中调用 Transport的 RoundTrip方法。

2.2连接机制分析

在Go中，具有独特的连接管理机制——连接池。发送请求时，我们从连接池中获取连接，请求完毕后再将连接还给连接池；连接池帮我们实现了连接的建立、复用以及回收工作。而在HTTPS中，连接池就是通过调用 Transport的 RoundTrip方法实现的。

连接池机制

在RoundTrip方法中，调用了私有的roundTrip方法，其中通过getConn方法来获取连接或者建立新的连接。在getConn中，主要有两步操作，第一步先尝试从空闲的连接池获取空闲连接（通过GotConn方法），如果缓存中有空闲的连接则获取空闲的连接；如果空闲的连接池中没有可用的连接，则调用dialConn方法来新建连接。

在dialConn方法中，新建连接的大致过程如下：

首先初始化persistConn结构体；
创建连接，创建连接时区分HTTPS和http；
连接创建成功后，会开启两个协程writeLoop和readLoop，分别用于处理输入输出流。

在第二步创建连接中，对于HTTPS请求，会进行两步操作，分别建立TCP连接，和TLS连接。其中，dial负责建立TCP连接，实现TCP的四次握手；addTLS负责TLS连接，实现TLS握手。

2.3 TCP握手建立分析

在Go中，网络编程依旧是依赖socket编程实现的，在net包中有一个TCPConn类型，可以用来建立TCP客户端和TCP服务端间的通信通道。TCPConn 类型里有两个主要的方法：Write和Read，用来实现通信时的数据读写。

在上一节我们提到了dial方法，dial方法会调用DialTCP方法来建立一个TCP连接，并返回一个TCPConn类型的对象。在DialTCP方法中，Go通过syscall系统调用，实现了对socket方法的调用。

同样的，Go使用syscall系统调用实现了bind、connect、send和recv等方法。对于socket编程的初始化方法WSAStartup，Go语言也进行调用，不过调用的位置在执行main函数之前的main_init函数中，该函数的主要功能是对需要使用的函数库进行初始化。

2.4 TLS协商发起分析

建立TCP通信通道后，在addTLS方法下通过调用Client方法封装得到一个tls包下的Conn结构。

在这个封装过程中会对调用clientHandshake方法来实现TLS握手，其中makeClientHello方法是对TLS握手中的ClientHello进行设置。在makeClientHello方法中，首先会判断是否有tls.config，也就是检查是否存在用户自定义的ClientHello设置，如果不存在则按照默认情况生成，并存储在clientHelloMsg结构体中。下面针对ClientHello的详细信息进行分析。

2.4.1密码套件列表

如果用户没有设置自定义密码套件，Go语言就会使用库文件中默认的密码套件。也就是说对于Go中生成的默认TLS通信，密码套件是固定的，且由库函数决定。下图为Go1.17版本中，默认的密码套件。

在1.13版本Go开始提供对TLSv1.3的支持，并且增加了3个TLSv1.3独有的密码套件。

2.4.2默认压缩方式

默认压缩方式为无压缩。

2.4.3随机数和SessionID

均为随机生成。

2.4.4扩展项

从实现源码分析，Go默认提供Status_Request、Signed_Certificate_Timestamp、Supported_Groups、EC_Point_Formats等扩展。根据调用方式的不同，可能会产生Server_Name_Indicator、Supported_Versions、Application_Layer_Protocol_Negotiation等扩展。扩展内容可能与调用时的设置和输入有关。

2.5实际流量验证

通过以上的研究，可以确定，Go语言下TLS通信依旧使用了socket网络编程体系，且是通过syscall系统调用实现的。在不主动对TLS握手特征进行设置时，TLS握手特征是由Go语言的库文件决定的。经过实验后，发现不同平台下、不同版本（1.11-1.17）的Go语言中默认的clientHello信息基本是不变的。

进一步确定加密套件的变化情况，发现在1.13版本之前有16个加密套件，1.13版本之后在这16个加密套件不变的基础上多了3个加密套件。这是由于在1.13版本时新增了对TLSv1.3的支持，导致后续版本中新增了3个TLSv1.3的密码套件。

Go语言中TLSv1.2和TLSv1.3的密码套件

Go语言在默认情况下，压缩方式会选择无压缩，提供Status_Request、Signed_Certificate_Timestamp、Supported_Groups、EC_Point_Formats等扩展项。下图为默认情况下，1.17版本Go语言产生的TLS流量中，ClientHello的扩展项情况。

Go语言TLS默认扩展项

三、Go语言和C/C++的TLS加密对比

和传统编程语言C/C++相比，Go语言下TLS协议完全由自身的封装库实现，而C/C++语言则需要导入第三方库来实现。所以，默认情况下，GO语言TLS协议的握手特征只与Go语言的版本相关，而C/C++语言则是由使用的第三方库的类型、版本及调用参数决定的。

	Go语言	C/C++
TLS会话的实现方式	通过syscall系统调用socket函数	通过Openssl等第三方库调用socket函数
默认密码套件列表	基于Go语言封装库，由Go语言的版本决定	基于第三方库，受第三方库的类型、版本及调用参数影响
默认压缩方式	基于Go语言封装库，一般为无压缩方式	基于第三方库，一般为无压缩方式
随机数和SessionID	由Go语言封装库随机生成	由第三方库随机生成
扩展项	基于Go语言封装库，由Go语言的版本决定	基于第三方库，受第三方库的类型、版本及调用参数影响

四、Go语言木马恶意加密通信检测分析实例

以Win32.Vobfus.azpd恶意软件为例，该恶意软件由Go语言开发编译。下图为Win32.Vobfus.azpd的TLS恶意加密流量检测情况，可以发现该流量中，使用了16套加密套件，与Go语言默认使用的加密套件一致；但扩展项为9项，比默认情况下的6项多了3项，说明恶意软件对扩展项进行了主动设置。最终，观成瞰云-加密威胁智能检测系统（ENS）对TLS会话的握手信息评分为0.75，结合证书检测、行为检测等因素，综合评分为0.66，威胁标签为Win32.Vobfus.azpd。