هايبرفايزر من النوع الثاني (Type-2) Blue Pill يعمل في نواة ويندوز ومكتوب بلغة Rust (الاسم الرمزي: Matrix)

المدونة: https://memn0ps.github.io/hypervisors-for-memory-introspection-and-reverse-engineering/

هايبرفايزر بحثي خفيف الوزن، آمن على مستوى الذاكرة، وسريع للغاية، مكتوب بلغة Rust من النوع الثاني، مع خطافات لتقنية Intel VT-x، ويركّز على دراسة المفاهيم الأساسية للافتراضية.

ملاحظة: هايبرفايزر Illusion (هايبرفايزر ويندوز من النوع الأول Blue Pill عبر UEFI مكتوب بلغة Rust) أكثر استقرارًا، ويدعم ميزات أكثر، وهو مصمَّم بشكل أفضل بشكل عام. أما هايبرفايزر Matrix (هايبرفايزر ويندوز من النوع الثاني Blue Pill يعمل في النواة ومكتوب بلغة Rust) فهو إصدار أقدم وتجريبي، وغير مخصص للاستخدام في الإنتاج. كلا المشروعين يُعدّان قالبين لمساعدة الأشخاص على البدء في تطوير الهايبرفايزر بلغة Rust.

الشكل 0: خطافات جداول الصفحات الموسعة (EPT) (Matrix)

الميزات

• ✅ جداول الصفحات الموسعة (EPT): دعم لسجلات نطاق نوع الذاكرة (MTRR).
• ✅ معالجة مخارج VM: معالجة ExceptionOrNmi (#GP, #PF, #BP, #UD), Cpuid, Getsec, Vmcall, Vmclear, Vmlaunch, Vmptrld, Vmptrst, Vmresume, Vmxon, Vmxoff Rdmsr, Wrmsr, Invd, Rdtsc, , , , , .

الأجهزة المدعومة

• ✅ معالجات Intel التي تدعم VT-x وجداول الصفحات الموسعة (EPT).
• ❌ معالجات AMD التي تدعم AMD-V (SVM) وجداول الصفحات المتداخلة (NPT).

المنصات المدعومة

• ✅ ويندوز 10 - ويندوز 11، بنية x64 فقط.

التثبيت

1. ثبّت Rust من هنا.
2. بدّل إلى قناة Rust الليلية (Nightly): rustup toolchain install nightly و rustup default nightly.
3. ثبّت LLVM: winget install LLVM.LLVM.
4. ثبّت الأدوات: cargo install cargo-make cargo-expand cargo-edit cargo-workspaces.
5. ثبّت WDK/SDK/EWDK: الخطوات هنا.
6. عيّن متغير البيئة WDKContentRoot ليشير إلى مسار تثبيت WDK لديك، إذا لم يتم تعيينه تلقائيًا أثناء تثبيت WDK:

[System.Environment]::SetEnvironmentVariable("WDKContentRoot", "C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10", [System.EnvironmentVariableTarget]::User)

بناء المشروع

• التطوير: cargo make --profile development.
• الإنتاج: cargo make --profile release.

التصحيح

تفعيل أوضاع التصحيح

• وضع الاختبار: قم بتفعيل توقيع الاختبار باستخدام bcdedit.exe /set testsigning on.
• تصحيح أخطاء ويندوز: اتبع الخطوات الواردة في دليل Microsoft.

bcdedit.exe /bootdebug {bootmgr} on
bcdedit.exe /bootdebug on
bcdedit.exe /debug on

التصحيح عبر الشبكة باستخدام Windbg

الإعداد: bcdedit.exe /dbgsettings net hostip:w.x.y.z port:n.

عامل تصفية طباعة التصحيح (Debug Print Filter)

1. افتح regedit.exe.
2. انتقل إلى HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager.
3. أنشئ Debug Print Filter مع DEFAULT DWORD = 8.

التصحيح عبر المنفذ التسلسلي في VMware

1. أضف منفذًا تسلسليًا في VMware: 'Use output file'.
2. قم بالإعداد داخل جهاز ويندوز الافتراضي: $serialPort = New-Object System.IO.Ports.SerialPort COM2,9600,None,8,One; $serialPort.Open().

إدارة الخدمة

استخدم أداة التحكم بالخدمات (sc.exe) لإنشاء خدمة الهايبرفايزر وإدارتها:

sc.exe create matrix type= kernel binPath= C:\Windows\System32\drivers\matrix.sys
sc.exe query matrix
sc.exe start matrix

الاستخدام

1. الإعداد لبرنامج VMware Workstation

   قم ببناء المشروع: اتبع تعليمات البناء المقدمة في الأقسام السابقة لتجميع المشروع.

2. إعداد VMware Workstation

   قم بتكوين المنفذ التسلسلي في VMware للتصحيح.

الشكل 1: إعدادات المنفذ التسلسلي في VMware

تأكد من تفعيل "Virtualize Intel VT-x/EPT or AMD-V/RVI" وتفعيل "Virtualize IOMMU (IO memory management unit)".

الشكل 2: إعدادات معالجات VMware

3. نسخ برنامج التشغيل

   انسخ برنامج التشغيل matrix.sys إلى المجلد C:\Windows\System32\drivers.

4. التصحيح عبر المنفذ التسلسلي في VMware

   نفّذ سكربت PowerShell في قسم التصحيح عبر المنفذ التسلسلي لفتح المنفذ التسلسلي.

5. تحميل الهايبرفايزر

   استخدم سكربت PowerShell load.ps1 الموضح في قسم إدارة الخدمة لإنشاء خدمة الهايبرفايزر وتشغيلها.

الشكل 3: تحميل الهايبرفايزر

إثبات المفهوم (PoC)

الشكل 4: السجلات وإعداد بيئة PoC مع Windbg

الشكل 5: السجلات وتنفيذ PoC مع Windbg

شكر وتقدير، ومراجع، ودوافع

شكر كبير للأشخاص والموارد الرائعة التي ساهمت في تشكيل هذا المشروع. تحية خاصة لكل من ذُكر أدناه. على الرغم من أنني لم أستخدم كل هذه الموارد في عملي، إلا أنها كانت مناجم ذهب من المعلومات، ومفيدة جدًا لأي شخص يخوض في تطوير الهايبرفايزر، بما في ذلك أنا.

• Daax (@daaximus): لسلسلته المجانية الرائعة حول تطوير الهايبرفايزر، التي تُعد من أفضل الموارد المتاحة وكان لها تأثير كبير على عملي بفضل بحثها المتعمق وشروحاتها الواضحة. كان دعمه وإجاباته على أسئلتي لا يقدر بثمن في مساعدتي على البدء في تطوير الهايبرفايزر:

  • 7 Days to Virtualization.
  • MMU Virtualization via Intel EPT.

• Satoshi Tanda (@tandasat): كانت إرشادات Satoshi Tanda ومشاريعه وبرامجه التدريبية المنظمة مفيدة بشكل لا يصدق. لقد عززت شروحاته التفصيلية ومساهماته على GitHub فهمي بشكل كبير، مما جعله مرشدًا رائعًا طوال رحلتي:

  • Hypervisor Development for Security Researchers.
  • Hypervisor 101 in Rust.
  • مشاريع إضافية: Hello-VT-rp, DdiMon, HyperPlatform, MiniVisorPkg.

• Jess (@jessiep_): لدعمه الذي لا يقدر بثمن وتعاونه في عدة مجالات من هذا المشروع، حيث قدم رؤى وخبرات أساسية، ولردوده السريعة على أسئلتي.

• Drew (@drew): لمساعدته وتوجيهاته وردوده السريعة على أسئلتي في مختلف جوانب تطوير الهايبرفايزر.

• Sina Karvandi (@Intel80x86): لسلسلته المجانية المفصلة Hypervisor From Scratch:

  • سلسلة الدروس التعليمية.
  • مستودع GitHub.

• Matthias (@not-matthias): لعمله المؤثر في مشروع ، الذي ألهم هذا البحث وأثر فيه بشكل كبير.

موارد المجتمع والموارد التقنية

• Secret Club: رؤى حول أنظمة مكافحة الغش وكشف الهايبرفايزر، والتي ألهمت هذا المشروع أيضًا:

  • كشف محاكاة النظام بقلم @Daax, @iPower, @ajkhoury, @drew.
  • كشف هايبرفايزر BattlEye بقلم @vmcall, @Daax.

• موارد أساسية أخرى:

  • دليل مطوّري البرمجيات من Intel.
  • Maurice Heumann (@momo5502) كشف الخطافات المدعومة بالهايبرفايزر.
  • من Guided Hacking: ترجمة العناوين الافتراضية x64 على يوتيوب.
  • من UnKnoWnCheaTs: مشاركة في المنتدى بقلم @namazso.
  • RVM1.5, Barbervisor, rustyvisor, orange_slice, mythril, uhyve, maystorm.
  • تطوير هايبرفايزر AMD-V من Back Engineering, .

المساعدون والمتعاونون

شكر خاص لكل من:

• Daax.
• Satoshi Tanda (@tandasat).
• Drew (@drew).
• iPower (@iPower).
• Namazso (@namazso).
• Jess (@jessiep_).
• Matthias @not-matthias.
• @felix-rs / @joshuа.
• Ryan McCrystal / @rmccrystal.
• Jim Colerick (@vmprotect).

الترخيص

هذا المشروع مرخّص بموجب رخصة MIT. لمزيد من المعلومات، راجع تفاصيل رخصة MIT.