玩玩你的Windows防火墙——穿透与防御

前言：
在防火墙专区，我经常看见朋友们讨论，“某某防火墙的性能如何”，亦或是，“某某防火墙的防御能力如何”。实际上，一个防火墙所履行的基本职责便是“网络访问控制”，即放行我们允许的通信，阻止我们未允许的通信，能满足这一要求，就圆满的履行了防火墙的职责。所谓的“好用”、“性能”、“方便”，不如用“智能”和“人性化”这两个词来描述。这源于普通用户并不清楚，哪些通信是自己想要的，是可以允许的，需要防火墙代替他们判断。智能会带来隐患，但是这总比一个允许任何访问都必须手动添加规则的防火墙好，因为普通用户会毫不犹豫的关闭后者。

有人说，对普通用户来说，Windows防火墙就足够了。有人说，Windonws防火墙就是一张纸，现代的木马一捅就破。我并不想去讨论这个防火墙好不好，是否适合普通用户使用。我只会简单的说说，这个防火墙能做什么，不能做什么。如果你选择了这个防火墙，你可以怎样配置，来让自己更安全，以及启用这些配置，会带来哪些不便。安全与方便是对立的，但开发人员可以在达到自己心目中安全标准的同时，让软件的操作再方便一些。至于用不用，还得让大家自己来决定。


1.1 用户——“Windows防火墙已开启，您的系统很安全”
Windows防火墙是随系统同时安装的。如果没有开启任何防火墙，可爱又人性化的Windows便会弹出窗口警告用户，没有开启杀毒软件也一样。从这里可以看出，微软主观认为，确保Windows系统安全，需要防火墙、杀毒软件的协同工作。这也是目前许多人的共同看法。

 
(图a1： 微软的提示)

如果我们按照提示，打开了Windows防火墙，微软便不会提醒了。这时防火墙使用的是默认配置，也是大多数Windows防火墙用户的配置。在这种配置下的Windows防火墙能对我们的安全起到怎样的帮助呢？
答案是：控制入站连接。

什么是入站连接呢？TCP建立连接有一个规则，就是通讯双方一边负责监听，一边负责连接。负责连接的一边会发送讯号给监听的，如果监听者接受了这个连接，就会发出回应。这时，两边都会产生一个名叫“通讯套接字”的东西，你可以把它想象成一根管道，信息就在这根管道中流入流出。

 
(图a2：TCP连接的建立)

默认设置下，Windows防火墙会管制那些进行“监听”操作的程序，它会弹出窗口，要求用户确认后才放行。许多早期的木马安装后，都会担任通讯双方中“监听者”的一方，这样，Windows防火墙就让它们露出了马脚。下面就演示了一个后门程序在监听的时候被Windows阻止的一幕。

 
(图4：Windows防火墙阻止入站连接)

如果不对这种操作进行阻止，黑客便可以连接到这台计算机并控制它。

 
(图5：监听型后门)

控制入站连接还有个好处。由于Windows开启了诸如管道共享、远程过程调用、远程桌面等服务，这些服务在远程通讯过程中也是扮演了“监听者”的角色。在没有防火墙的情况下，这些端口是可以被Internet上任何一台计算机访问的，其他人可以访问你的共享文件，如果知道你的用户名和密码，他们还可以在你的计算机上执行任何命令，甚至登录到你的计算机。输入netstat -an命令就可以看到它们使用的监听端口。

 
(图a3：RPC服务监听端口)
Windows防火墙禁止了入站连接，阻止了黑客从Internet直接连接到这些端口。

那么，默认设置下的Windows防火墙不能做到的事情又有哪些呢？



1.2 黑客——迎客难，会客容易：反向连接
默认设置下的Windows防火墙不能管理出站连接。
出站连接又是啥？跟刚才的“入站连接”进行对比，显然出站连接就是扮演TCP通讯中连接者的角色，向监听者“打招呼”。
出站连接在我们的日常生活中可是屡见不鲜。使用浏览器上网，杀毒软件更新，HTTP下载文件，玩网络游戏，都需要进行出站连接。
下图就可以看到浏览网页时，Chrome建立的多个出站连接。其中，左边的192.168.1.100是本机的IP，右边的是监听者的IP。假如是入站连接，左边IP和右边IP会反过来。

 
(图a4: 谷歌浏览器的出站连接)

我们浏览网页时，Windows防火墙并没有弹窗，可见它是不管出站连接的。
当然，黑客也高兴了，木马监听不成，就主动连接我吧，反正你Windows防火墙不管。我还省得去记IP，只要自己监听一会，肉鸡就乖乖上线了。
下图就展示了一个中木马后，乖乖上线的肉鸡，肉鸡的地址是192.168.1.101，黑客的地址是192.168.1.100。可以看到木马创建的连接。

 
(图7: 反向连接木马)

另外，聪明的黑客还想出了利用出站连接来访问管道共享、远程过程调用、远程桌面服务的办法。这种方法被称为“端口转发”，把原本处于“监听者”状态的服务，当成“连接者”。这使穿过Windows防火墙连接远程网络端口，就像访问本地的端口一样简单。目前最容易找到的端口转发工具是lcx，下图简单的描述了端口转发工具的工作流程。

 
(图a6:把他的3389转出来！)

一旦登录了远程桌面，再牛的杀毒软件、防火墙软件、HIPS软件都成了纸老虎，黑客只需要把它们关闭或卸载掉就行了。



2.1 用户——阻止出站连接的第二堵墙
有些人看到这里可能就急了，Windows防火墙连这么基本的木马都阻止不了，岂不是摆设？堂堂微软，怎能拿用户的安全当儿戏？
感到着急，是因为我们终于看清了事实，开始不满于自己所处的安全现状，这是难能可贵的。不过在我看来，更加难能可贵的是认识到安全是一个相对的状态，认识到安全与方便之间的冲突。假如微软强行让Windows防火墙控制出站连接，普通用户可能会整天面对“是否允许XXX访问网络”的弹窗而不知所措，最终，他们会关闭Windows防火墙。如果是这种结果的话，还真不如保持现状好。
不过，我们是卡饭的坛友，很大一部分人来到这里，正是为了寻找更安全的解决方案。当然，我们也有办法让Windows防火墙变得更安全。

 
(图8：阻止出站连接)

打开控制面板中“防火墙”选项，选择“高级设置”，选择“本地计算机上的高级安全Windows防火墙”，选择“Windows防火墙属性”，选择“公用配置文件”选项卡（藏得还真深囧）。
出站连接，选择“阻止”，然后确定。

好了，这样就安全多了。不过等等，我好像看不了网页了，QQ也登不上了，下载也没速度了，杀软也更新不动了，怎么连百度都ping不通？卧齤槽，我的网断了？

 
(图a7：卧齤了个槽)

安全也是有代价的，其代价一般是牺牲方便，至于牺牲多少方便，往往得看这软件设计得好不好。微软并没有丧心病狂，要上网还是可以的，只不过设置起来比较烦人。所以我的个人意见是，Windows防火墙设计得很差。

 
(图9：允许出站连接特例)

还是按照老办法打开防火墙的“高级设置”，在“出站规则”上点右键，选择“新建规则”，“程序”，选择程序的路径，选择“允许连接”，然后一路下一步就OK了。上面的图展示了将IE浏览器添加为出站特例，这样，我们就可以使用IE浏览器访问网站了。

每次我们安装了需要访问网络的新程序，都要如下设置一番，程序才能正常工作。更加人性化的防火墙软件则会在程序出站时弹窗提示，并记住用户的选择。


2.2 黑客——微软留下的小小开关：netsh
我们花了那么大的功夫，忍受了如此种种不便来设置、使用Windows防火墙，现在应该很安全了吧。
如果我说，只需要一个小小的cmd命令，就能在防火墙上打个洞出来，你会不会大跌眼镜？实际上，这个命令是存在的。

 
(图11:netsh)

netsh advfirewall firewall add rule name = "test" dir=in program="C:\xxx.exe" action=allow
其中,test是规则名称，C:\xxx.exe是放行程序名称。
你再用老办法打开“防火墙高级设置”看看，就会发现“入站规则”里面多了一条名叫test的项目。

我们会添加防火墙规则，木马、脚本病毒未必就不会，而且只用一条命令就搞定，比图形界面方便多了。看来微软还挺“照顾”木马的嘛。

如图所示，添加了规则的木马成功的开始了监听，Windows防火墙也没有弹窗提示。我们还可以用netstat -an看到木马监听的端口和创建的连接。


3.1 用户——UAC：防止特权泛滥的壁垒
从Windows Vista起，微软在桌面版操作系统中新增了一个功能，用户账户控制，简称UAC。这个系统是为了强制用户的进程运行在普通特权下而设计的，如果需要使用完整特权，必须得到管理员用户的确认。
普通特权能干什么呢？实际上以木马的视角来看，能干的事情还是很多的。添加开机自启动，访问网络，键盘记录，屏幕录像等等都可以，还好一切都只对“当前用户”有效。很遗憾，UAC相当于HIPS这种说法并不正确。
不过，普通特权下的进程是不能添加防火墙例外的，所以启用UAC，并配合Windows防火墙出站控制策略，可以对木马起到较好的防御作用。

 
(图12：打开你的UAC)
UAC在默认状况下是打开的，但你有可能嫌它太烦人而将其关闭。如果你希望自己更安全一些，那就重新将它打开吧。

从下图中我们可以看到，处于普通特权模式下的cmd在执行netsh命令添加防火墙例外时，被拒绝了，而完整特权的cmd就可以。

 
(图14:普通特权与完整特权)

如果你需要一个程序运行在完整特权下，可以右键选择“以管理员身份运行”，确认后即可。看到这里，可能有人会想，病毒木马会不会如法炮制，模拟用户的操作，将自己以完整特权模式启动呢？
放心，这种情况是一般是不会发生的。确认窗口显示在“安全桌面”上，以当前用户会话层的程序视角来看，是看不到这个窗口的，因此无法对其发送模拟鼠标键盘指令。

启用UAC，当然也意味着忍受它带来的不便。比方说，我们在添加防火墙出站例外的时候，也需要通过UAC确认。

什么？你说UAC并没有弹出确认窗口？
这很危险，相信我，快去把UAC的安全等级调至最高！在默认的UAC设置下，Windows资源管理器(exploere.exe)相当于平民中的贵族，它身为普通特权下的进程，却拥有一些本不该有的权利，微软的网开一面，使得普通特权下不经用户确认便操作系统敏齤感设置成为可能。方便再次战胜了安全，木马可以给exploere洗脑，让它去帮木马执行某些原本被禁止的操作，使我们之前的努力，都功亏一篑。


3.2 黑客——将勤劳的同志改造成自己人：远程线程注入
OK，我打开出站控制和UAC，并把UAC的安全等级调至最高，这下总安全了吧？
如果到现在，你还这么想，那只能说明你对安全的看法还不够成熟。safe这个词常常被叫做safer，反映了只有相对的安全，没有绝对的安全。同样，即使这样设置，木马还是能进行网络通讯。只不过，目前能做到这点的木马要少得多了。

我们就来谈谈之前说过的“洗脑”。在程序员的眼中，这叫“远程线程注入”。Windows提供一种方法，可以让某个进程在其他的进程中写入一段代码，并创建一个线程运行这段代码。这好比一个平时辛勤工作，被大家认可的人，实际上“受人指使”，修炼“邪教”，暗地里“从事危害国家稳定的活动”。

“洗脑”不能对特权等级比自己高的进程使用。这意味着“普通特权”的木马，只能操纵普通特权或者是低特权的进程，但这不碍事。还记得我们之前认可的一个勤劳的同志吗？它叫IE浏览器，iexplore.exe，我们曾经赋予了它访问网络的权利。这位人民公仆可是运行在低特权模式下的。

 
(图15：被洗脑的IE浏览器)

上图包含了很丰富的信息。我将之前的木马改为了动态连接库版本，并使用dllinject注入到iexplore.exe中，IE的进程PID是1304，用tasklist可以看到含有异常模块的IE进程，使用netstat可以看到，这个异常的IE进程成功的连接到了黑客的电脑。同时，用DbgView，可以看到在IE进程内活动的木马打印出了调试信息。而且，注入了异常模块的IE进程依然可以浏览网页。真是“工作与间谍活动两不误”。

这里要注意的是，动态链接库注入只是远程线程注入的一种，是因为编写方便才获得广泛使用的。不含有异常动态连接库的进程，依然可能是被注入过的。


附：黑客——静悄悄的回声：ICMP Shell
之前曾经介绍了一个命令，netstat。通过该命令我们可以查看计算机中所有的连接，并揪出异常连接。为此，狡猾的木马通过用户态或内核态的挂钩，来隐藏自己创建的连接。可是，ARK工具的问世，使得这些木马的日子也不那么好过了。
有没有一种更隐蔽的方法呢？当然有。
如果大家的防火墙是打开的，可以试着ping一下百度，如果能ping通的话，那么木马也多半可以在你的计算机上用这种方法通讯。

 
(图17:ICMP协议)

实际上，在Windows中还可以使用一种协议——ICMP。与传输层的TCP和UDP不同，ICMP工作于网络层，它可以用于ping、时间同步等。使用ICMP协议时，不管是监听还是发送，都是完全看不到状态的，因此木马也格外喜欢这种协议。
我们现在就用一个小工具来测试一下，Windows防火墙对ICMP包的过滤策略是怎样的。ICMP包有很多种类型编号，其中PING请求包的类型是8，PING回应包的类型是0。

 
(图18:ICMP包穿过Windows防火墙)

可以看出，在默认设置下，黑客向肉鸡发包时，只有4号包能入站。肉鸡向黑客发包时，0、1、2、4、6、7、11、12、14、15号包都可以出站。聪明的人，可能已经发现了一个问题：既然肉鸡能使用ping命令，说明它肯定可以接收0号的ping reply,可以发送8号的ping request，为啥测试结果里面没有呢？
首先，0号肯定是可以接收的。这里收不到，应该是程序的bug。说8号无法发出也是错误的，肉鸡发出了8号包，黑客的Windows也收到了这个包，只是Windows自行回应了这个包，没有转交给原始套接字而已。没有网络编程基础的人听到这里可能会一头雾水，因此不再详述。

至少从上图可以看出，对付Windows防火墙，使用4号包入站，0号包出站，是没问题的。下面就实现了一个简陋的ICMP后门：

 
(图20:ICMP后门)

右边两个窗口，一个用于发送命令，一个用于显示结果。肉鸡使用netstat -an是完全看不到连接的，事实上，你就算用内核级ARK工具，也看不到，因为根本就没有连接。

需要说明的是，这种后门只能穿过默认设置的Windows防火墙。能ping通百度也不一定表示你的防火墙不能抵抗这种攻击，因为它可能使用了特殊的过滤技术，既能阻止异常的ICMP通信，又能放行正常的ICMP包。


后记：
仔细回想起来，我原是一个对防火墙不甚了解，也不甚重视的人，原本使用ESET杀毒时附带安装的防火墙被我视作累赘。直到不久前，课题项目ICMP后门发出的数据包被它阻止时，我才开始去了解它。我一方面因为辛苦写出的后门难以突破它而烦恼，一方面又为厂家周到的思虑感到佩服。原来，我一直被这堵看不见的墙保护着。
这么一个小小的契机，也使我开始对防火墙这一安全体系中的一部分感兴趣，开始站在了用户的角度，和木马的角度，来思考这堵墙的意义。也许我那不灵光的头脑，远远不及安全专家看得深远，但也算是思有所获吧。感慨之余，便拿最熟悉的Windows防火墙开刀，写了这么一篇文章。
我在几年前也曾是“杀软综合症”患者，一有风吹草动便杯弓蛇影。换做以前的我看完这篇文章，大概会立刻弃用Windows防火墙。如果是现在的话，我会说那句老话：“适合自己的，才是最好的”。
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