初识 Microsoft Defender Antivirus 微软杀毒软件与病毒签名

某天，同事编写的软件更新后，居然被微软自家的杀毒软件即 Windows Defender 识别为病毒，引起了我的好奇，到底是什么样的二进制特征，引发了 AV（AntiVirus）杀毒软件的告警？

1 基本概念

病毒与恶意软件

计算机病毒在二十世纪 90 年代以后出现，随着计算机的普及而被大众所知晓。而如今，安全人员更喜欢”恶意软件“、”威胁“替代，所以杀毒软件，杀的是恶意软件，病毒只是其中的一种。

病毒是一种特定类型的恶意软件，能够感染正常文件。因此，从民众认知的角度上来说，病毒可以广义上替代恶意软件；从安全领域来说，病毒只是恶意软件的子集。 一个恶意软件，是不是病毒，对于普罗大众来说没有绝对正确的对错之分。为了方便，后文也不会区分具体的概念。

恶意软件/病毒的签名

很多反病毒软件，包括 Windwos Defender Antivirus，通过扫描文件是否与一组预定属性匹配，检测该文件是否是恶意软件。这样的一组属性，我们称之为签名。

防病毒软件的病毒签名，实际上并没有统一定义。卡巴斯基 Viruses, signatures, disinfection 的一篇博客讲述了从 1980 年开始，签名作为一个概念就没有明确定义。直至今日，病毒签名更像是一个安全领域的基础概念，而非是一个晦涩难懂的词汇。

• 经典签名：恶意软件样本常见的连续字节序列，包含在恶意软件中中，这也是大多数人接触到的最原始的病毒签名。
• 今天的签名：防病毒软件的数据库中的条目，是指一类病毒的多个特征，它更像是一组规则的哈希。

Malware 签名有多种格式，最常见的是 yara，安全专业人员可以使用的一些流行的恶意软件存储库包括 VirusTotal、Malpedia 和 MalShare，静态分析恶意软件的签名。

2 威胁

威胁是指某一类特定的恶意软件家族，也就是Windows Defender Antivirus （微软反病毒软件）弹框提示，如下所示，就是指 Trojan: MSIL/Cryptor 的恶意软件家族，微软官方有对恶意软件命名规则的解释。

• Trojan，即恶意软件类型为木马
• MSIL，即平台类型为 MSIL 中间语言
• Cryptor，即属于勒索软件或者密码学相关恶意软件

可以简单理解为，一种威胁对应一种恶意软件。

Defender 提供多个 Powershell 命令，用于管理 Defender

PS C:\Users\Q> Get-Command -Module Defender

CommandType     Name                                               Version    Source
-----------     ----                                               -------    ------
Function        Add-MpPreference                                   1.0        Defender
Function        Get-MpComputerStatus                               1.0        Defender
Function        Get-MpPreference                                   1.0        Defender
Function        Get-MpThreat                                       1.0        Defender
Function        Get-MpThreatCatalog                                1.0        Defender
Function        Get-MpThreatDetection                              1.0        Defender
Function        Remove-MpPreference                                1.0        Defender
Function        Remove-MpThreat                                    1.0        Defender
Function        Set-MpPreference                                   1.0        Defender
Function        Start-MpRollback                                   1.0        Defender
Function        Start-MpScan                                       1.0        Defender
Function        Start-MpWDOScan                                    1.0        Defender
Function        Update-MpSignature                                 1.0        Defender
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我们可以通过 Defender 提供的 Get-MpThreatCatalog 命令，查看已定义的威胁列表

恶意软件威胁 ID 和威胁名称也可以通过微软在线网站查阅，在如下 URL 中指定 threadid 或者 name 都可以查到相应的恶意软件家族，但是网站并没有给出具体信息。

https://www.microsoft.com/en-us/wdsi/threats/malware-encyclopedia-description?name=Dialer:Win32/Aconti&threatid=1605
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3 Windows Defender 病毒签名

BlackHat USA 2023 年有一篇来自 SafeBreach Labs team 的研究 Defender Pretender: When Windows Defender Updates Become a Security Risk，讲述如何逆向分析 Windows Defender 签名文件的格式。微软的反病毒软件的签名保存在如下四个文件中

mpasbase.vdm
mpasdlta.vdm
mpavbase.vdm
mpavdlta.vdm
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SafeBreach 实验室开发的 wd-pretender 可以对微软的病毒签名文件，解压后按照预定格式解析，可以删除某个恶意软件的签名。我们添加了一个打印签名的功能，可以直接导出某个威胁的所有签名。

D:\tmp\wd-pretender>"D:\Program Files\Python11\python.exe" D:\tmp\wd-pretender\wd-pretender.py getsign HackTool:Win64/Mimikatz.A

        -- Defender-Pretender: v1.0.0 (SafeBreach Labs) --

[+] Getting Signatures Location ...
[+] Definitions Path: C:\ProgramData\Microsoft\Windows Defender\Definition Updates\{C59E161E-1458-4CDB-B3EF-770E6C0BD6A5}
[+] Loading mpasbase.vdm
[+] Loading mpasdlta.vdm
[+] Loading mpavbase.vdm
[+] Loading mpavdlta.vdm
[+] Threats Containing: HackTool:Win64/Mimikatz.A
        threat => b'HackTool:Win64/Mimikatz.A'
        threat Id => 2147723337
        signature count => 147
                 b'4bbb6301ffee04acdc86fb300086130001201487095e'
                 b'a40304047ab76ddd390c41b50046110001201a5d81e1'
                 b'2edbff0bde43a84cb29af8d40080030001209a9043cf'
                 b'8fd8010c63011493cc7fbaf71f470b00012091c584be'
                 b'5c9c340da6edb6b1532f3a0d0058120001204e565169'
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遗憾的是，我们可以用工具导出 Windows Defender Antivirus 的签名，但是这里的签名仅仅是一个类似于哈希的二进制序列，仅仅有这样一个签名（标签），我们仍然无法将恶意软件归类到某一个威胁。

4 签名匹配

Windows Defender Antivirus 提供的签名，并不能直接关联到某个二进制特征，SafeBreach 实验室并没有进一步解释 Defender 如何利用这些签名，模糊匹配到特定的规则。好在知名安全研究员 Camille Mougey 先前已分析 Windows Defender’s VDM Format，并介绍这些签名是如何工作的。

一个恶意软件威胁可能会有多个签名，也就是说同一个恶意软件会有多个特征，这也很容易理解，毕竟静态识别恶意软件也可以有多个角度。从 Camille Mougey 统计的签名类型来看，通过字符串来匹配恶意软件，占比很小，因此想直接通过签名包含的字符串直接找到恶意软件，这种最为原始的签名方法，可能比较困难了。

通过上一章节 SafeBreach 实验室的 wd-defender 工具，扫描的结果也可以看到，103（SIGNATURE_TYPE_STATIC）静态类型的签名，占比最大。

[+] Threats Containing: HackTool:Win64/Mimikatz.A
        threat => b'HackTool:Win64/Mimikatz.A'
        threat Id => 2147723337
        signature count => 148
                 (b'4bbb6301ffee04acdc86fb300086130001201487095e', 103)
                 (b'a40304047ab76ddd390c41b50046110001201a5d81e1', 103)
                 (b'2edbff0bde43a84cb29af8d40080030001209a9043cf', 103)
                 (b'8fd8010c63011493cc7fbaf71f470b00012091c584be', 103)
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当然，Camille Mougey 的研究主要是通过逆向手段告诉我们 Windows Defender Antivirus 文件签名通过一个复杂匹配关系，最终找到恶意软件，至于每种签名与实际规则的对应关系，仍然是模糊的。

5 寻找实际触发签名规则的字节

在看过 Bypass Windows Defender’s Signature Based Detection 之后，我尝试自己用文章中描述的方法将二进制逐个拆解，最终找到实际触发 Defender 病毒特征匹配的三个字节。

样本来自 mimikatz/Win32 的 mimidrv.sys，mimikatz 是一个寻找 Windows 系统密码哈希的工具，被 Defender 标记为恶意软件。

步骤一：不停分割目标二进制

def split_binary_file(file_path, new_file,start_pos, length):
    with open(new_file, 'wb') as newfile:
        with open(file_path, 'rb') as file:
            file.seek(start_pos)  # 移动到起始位置
            data = file.read(length)  # 读取指定长度的数据
            newfile.write(data)

# 使用示例
file_path = 'd:\\tmp\mimidrv.sys'  # 文件路径
start_pos = 0  # 起始位置（字节）
length = 1400  # 要读取的字节长度

binary_data = split_binary_file('d:\\tmp\mimidrv.sys', 'd:\\tmp\mimidrvnew.sys', start_pos, length)
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步骤二：使用 Defender 不停判断分割后的二进制有没有触发反病毒软件

"C:\Program Files\Windows Defender\MpCmdRun.exe" -Scan -ScanType 3 -File D:\tmp\mimidrvnew.sys -Trace -Level 0x20

Scan starting...
Scan finished.
Scanning D:\tmp\mimidrvnew.sys found 1 threats.
Cleaning started...
Cleaning finished.
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通过这种方式，最终定位到如下 3 个字节是实际触发病毒引擎的地方

本来想自己将这种寻找病毒特征的方法，工具化，后来发现 DefenderCheck 已经为我们做好了一切。逃避 AV 签名的一种方法是暴力破解它们，寻找实际触发引擎的字节，这就是 DefenderCheck。DefenderCheck 使用 C# 编写，开源仓没有 release 包，需要自己编译，于是找到了一个替代工具，gocheck，有直接编译好的二进制，且该工具使用多线程，解决了 defendercheck 效率较低的问题。

gocheck 找到的字节与我们的推断一致，但是 \x0E\X81\XEE 如何关联到对应的签名，仍然不得而知。DefenderYara 是一个开源项目，从 Windows Defender mpavbase 和 mpasbase 数据库中提取了 yara 规则。目前提取的规则不够完整，只有一部分签名类型，而且无法得知其是如何提取的。

总结

研究病毒特征是一门有趣的学科，也是各种杀毒软件的研究对象。恶意软件想要做免杀，而杀毒软件则要识别更多的病毒特征。我们在这里只是初步窥探了 Microsoft Defender Antivirus 的签名数据库，以及实际触发杀毒软件的字节特征，这样可以避免正常的软件被误杀。如果你是一名黑客，则更有可能想要为自己制作的恶意软件或者后门做免杀，躲避杀毒软件的侦察。

参考文献

1. Viruses, signatures, disinfection

2. Bypass Windows Defender’s Signature Based Detection

3. What Is A Malware File Signature (And How Does It Work)?

4. experiments/windows-defender/VDM/README.md at master · commial/experiments · GitHub

5. The difference between signature-based and behavioural detections

6. WDExtract

7. Antivirus fundamentals: Viruses, signatures, disinfection | Kaspersky official blog

8. Reverse, Reveal, Recover: Windows Defender Quarantine Forensics – Fox-IT International blog