CN116383015A - 基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统及方法 - Google Patents

基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统及方法，涉及计算机技术领域，方法包括S1物理内存探测指令传入取证管理端；S2物理内存侦测模块获取识别物理内存探测指令；S3物理内存侦测模块读取记录被取证主机内存信息；S4物理内存侦测模块分析内存信息得被取证主机的相关信息；S5取证指令传入取证管理端；S6实时内存镜像模块获取取证指令；S7实时内存镜像模块读取被取证主机的内存数据；S8实时内存镜像模块发送内存数据到取证管理端；取证主机端在和被取证主机进行连接后，通过向被取证主机发送物理内存探测指令或取证指令，可无感获取其全量物理内存或指定内存段指定内存大小的内存数据，不影响被取证主机的系统完整性和可用性。

Description

基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统及方法。
背景技术
在网络安全领域，对攻击者或攻击行为的探测发现往往是最受人重视的，但发现攻击者的攻击行为仅仅只是一个开始，后续还有一系列的取证、分析、溯源工作需要进行，需要完全复原攻击者的攻击链条，才能在法理层面具有足够的证据及公信力。而APT组织的反取证手段层出不穷，关键数据往往保存在物理内存中，导致恶意代码很难被发现和溯源。传统的物理内存取证需要给失陷主机断电，再外接物理内存DUMP工具，通过CPU访问内存映射地址或引入额外代码，来实现物理内存取证，有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，包括取证主机端，取证主机端与被取证主机通讯连接，取证主机端包括：
物理内存侦探模块；物理内存侦探模块用于接收和识别物理内存探测指令、以及读取计算并发送被取证主机的相关信息；
实时内存镜像模块；实时内存镜像模块用于接收和识别取证指令、读取并发送被取证主机的内存数据；
取证管理端；取证管理端用于接收物理内存探测指令的参数、取证指令的参数、被取证主机的相关信息和被取证主机的内存数据，以及分别发送物理内存探测指令和取证指令至物理内存侦探模块和实时内存镜像模块，取证管理端的信号端分别与物理内存侦探模块的信号端和实时内存镜像模块的信号端连接。
基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法，应用于如上述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，包括：
S1、将物理内存探测指令作为参数传入取证管理端；
S2、物理内存侦测模块获取并识别取证管理端发送的物理内存探测指令；
S3、物理内存侦测模块根据物理内存探测指令，读取并记录被取证主机中每一页物理内存信息；
S4、读取完成后，物理内存侦测模块对记录的内存信息进行计算，得到被取证主机的相关信息，并发送到取证管理端；
S5、将取证指令作为参数传入取证管理端；
S6、实时内存镜像模块获取取证管理端发送的取证指令；
S7、实时内存镜像模块根据取证指令读取被取证主机的内存数据；
S8、实时内存镜像模块将读取的内存数据发送到取证管理端，并以文件形式转储。
本发明的有益效果在于：取证主机端在和被取证主机进行连接后，通过向被取证主机发送物理内存探测指令或取证指令，可无感获取其全量物理内存或指定内存段指定内存大小的内存数据，并以特定存储格式转存至本地，不影响被取证主机的系统完整性和可用性；本方法能够在目标主机不断电，不破坏目标主机系统完整性、可用性的前提下，实现对目标系统物理内存的无感取证，不引入额外代码，具备取证速度快、稳定性高、取证数据精确等特点。
附图说明
图1是本发明基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统的结构示意图；
图2是本发明基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，包括取证主机端，取证主机端与被取证主机通讯连接，取证主机端包括：
物理内存侦探模块；物理内存侦探模块用于接收和识别物理内存探测指令、以及读取计算并发送被取证主机的相关信息；
实时内存镜像模块；实时内存镜像模块用于接收和识别取证指令、读取并发送被取证主机的内存数据；
取证管理端；取证管理端用于接收物理内存探测指令的参数、取证指令的参数、被取证主机的相关信息和被取证主机的内存数据，以及分别发送物理内存探测指令和取证指令至物理内存侦探模块和实时内存镜像模块，取证管理端的信号端分别与物理内存侦探模块的信号端和实时内存镜像模块的信号端连接。
物理内存侦探模块包括内存状态采集模块和内存规模分析模块，内存状态采集模块用于接收和识别物理内存探测指令、以及读取被取证主机中每一页的物理内存信息，内存规模分析模块用于分析读取的物理内存信息得到物理内存大小、所有内存页的状态和失败内存页比例的信息。
实时内存镜像模块包括物理内存取证决策模块和内存镜像转储模块，内存镜像转储模块用于接收取证指令，物理内存取证决策模块用于识别取证指令，判别取证指令为全量物理内存提取任务还是指定内存段内存提取任务。
取证管理端包括任务管理模块和运行状态监控模块，任务管理模块用于接收物理内存探测指令的参数、取证指令的参数，以及分别发送物理内存探测指令和取证指令至物理内存侦探模块和实时内存镜像模块；运行状态监控用于监控任务的完成程度，以及输出和保存相关日志。
任务管理模块为任务管理程序，运行状态监控模块为运行状态监控程序，用于子任务进行统一管理调度，实现有效的进行任务管理，监控系统运行的状态以及查看任务的完成程度，输出相关日志；
内存状态采集模块为内存状态采集程序，内存规模分析模块为内存规模分析程序，用于物理内存的侦测任务，能准确获取目标设备的物理内存大小、内存页的状态等内存相关信息；
物理内存取证决策模块为物理内存取证决策程序，内存镜像转储模块为内存镜像转储程序，用于生成决策调度任务和访问物理内存，并将内存数据以文件的方式进行转储到本地。
如图2所示，基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法，应用于如上述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，包括：
S1、将物理内存探测指令作为参数传入取证管理端；
S2、物理内存侦测模块获取并识别取证管理端发送的物理内存探测指令；
S3、物理内存侦测模块根据物理内存探测指令，读取并记录被取证主机中每一页物理内存信息；
S4、读取完成后，物理内存侦测模块对记录的内存信息进行计算，得到被取证主机的相关信息，并发送到取证管理端，被取证主机的相关信息包括物理内存大小、所有内存页的状态和失败内存页比例；
S5、将取证指令作为参数传入取证管理端；
S6、实时内存镜像模块获取取证管理端发送的取证指令；具体为：
实时内存镜像模块识别取证指令，并判别取证指令为全量物理内存提取任务还是指定内存段内存提取任务；
当为全量物理内存提取任务时，读取被取证主机的内存起始地址，直到读取到内存结束地址停止；
当为指定内存段内存提取任务时，读取被取证主机的指定内存开始地址，直到读取到指定内存结束地址停止；
S7、实时内存镜像模块根据取证指令读取被取证主机的内存数据；
S8、实时内存镜像模块将读取的内存数据发送到取证管理端，并以文件形式转储。
在S1-S8的过程中，取证管理端的运行状态监控程序一直对S1-S8进行监控。
本发明涉及一种基于可扩展板卡插接式的物理无感取证方法，通过向被取证主机发送物理内存探测指令，可获取其内存基本信息，包括内存页大小、数量、状态、内存边界等信息，向被取证主机发送取证指令，可获取其全量物理内存或指定内存段指定内存大小的内存数据，通过内存转存技术可将内存数据已特定文件的形式转储到本地，取证管理端会监控和管理整个内存侦测和取证过程，保证能高效完成内存取证、增加内存取证的容错率。具体实施方式如下：
1）:启动取证主机端，启动任务管理程序，将物理内存探测指令作为参数传入任务管理程序，运行任务管理程序。
2）:在取证主机端上，同时启动运行状态监控程序来查看上述物理内存探测任务的完成程度，以及输出和保存相关日志。
3）:物理内存侦测模块将接收任务管理程序发送来的物理内存探测指令，自动调用内存状态采集程序对指令进行处理识别。
4）:内存状态采集程序根据已识别的指令，读取被取证主机中每一页物理内存信息（每一页为4K），记录页数和收集每页物理内存信息，不能读取或读取失败的物理内存页的数量也会记录。
5）:被取证主机所有物理内存被读取完毕，自动调用内存规模分析程序对收集的内存信息进行精确计算，得到完整物理内存大小、所有内存页的状态、失败内存页比例等信息。
6）:内部物理内存侦测模快将计算好的内存信息发送回取证主机端，用户可直观查看。
7）:将取证指令作为参数传入任务管理程序，重新运行任务管理程序，并确保运行状态监控程序正在运行中。
8）:内部实时内存镜像模块将接收任务管理程序发送来的取证指令，自动调用物理内存取证决策程序对指令进行处理识别。
9）:物理内存取证决策程序根据指令，判别出此指令为全量物理内存提取任务还是指定内存段内存提取任务，将任务发送到内存镜像转储程序。
10）:内存镜像转储程序接收到的任务为全量内存提取，读取被取证主机的内存起始地址，直到读取到内存结束地址停止。
11）:内存镜像转储程序接收到的任务为指定段内存提取，读取被取证主机的指定内存开始地址，直到读取到指定内存结束地址停止。
12）:内部实时内存镜像模块将读取到的所有内存数据发送回取证管理端以文件形式转储。
13）:物理内存侦测任务和取证任务完成后，在取证管理端主动终止任务管理程序和运行状态监控程序，结束实施步骤。
为提高实时内存镜像取证的稳定性和准确性，需要在取证前获取被取证主机物理内存相关信息，包括内存大小、内存页状态等信息，物理内存信息采集技术在能保持高速内存信息采集情况下，通过直接读取物理内存页地址信息的方式来采集内存状态信息，此技术脱离于操作系统之外，不会受到系统的任何影响，使用计时器记录整个物理内存采集过程完成的时间，通过得到的完整物理内存大小和计时器记录的时间计算出全程采集的平均速度。该装置实现存储器与外设、或外设与外设之间直接交换数据，不需经过CPU，减少了中间环节，并且读取物理内存地址等操作都是由硬件电路实现的，因此大大地提高了数据的传输速度，其内存数据以数据块方式传输，在数据块的传送期间，不通过CPU直接访问内存，可最大程度保证被取证主机系统的完整性；
区别于传统的取证，传统的取证在被检测到之后会破坏现场导致数据无效。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，包括取证主机端，取证主机端与被取证主机通讯连接，其特征在于，取证主机端包括：
物理内存侦探模块；物理内存侦探模块用于接收和识别物理内存探测指令、以及读取计算并发送被取证主机的相关信息；
实时内存镜像模块；实时内存镜像模块用于接收和识别取证指令、读取并发送被取证主机的内存数据；
取证管理端；取证管理端用于接收物理内存探测指令的参数、取证指令的参数、被取证主机的相关信息和被取证主机的内存数据，以及分别发送物理内存探测指令和取证指令至物理内存侦探模块和实时内存镜像模块，取证管理端的信号端分别与物理内存侦探模块的信号端和实时内存镜像模块的信号端连接。
2.根据权利要求1所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，其特征在于，物理内存侦探模块包括内存状态采集模块和内存规模分析模块，内存状态采集模块用于接收和识别物理内存探测指令、以及读取被取证主机中每一页的物理内存信息，内存规模分析模块用于分析读取的物理内存信息得到物理内存大小、所有内存页的状态和失败内存页比例的信息。
3.根据权利要求1所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，其特征在于，实时内存镜像模块包括物理内存取证决策模块和内存镜像转储模块，内存镜像转储模块用于接收取证指令，物理内存取证决策模块用于识别取证指令，判别取证指令为全量物理内存提取任务还是指定内存段内存提取任务。
4.根据权利要求1所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，其特征在于，取证管理端包括任务管理模块和运行状态监控模块，任务管理模块用于接收物理内存探测指令的参数、取证指令的参数，以及分别发送物理内存探测指令和取证指令至物理内存侦探模块和实时内存镜像模块；运行状态监控用于监控任务的完成程度，以及输出和保存相关日志。
5.基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证系统，其特征在于，包括：
S1、将物理内存探测指令作为参数传入取证管理端；
S2、物理内存侦测模块获取并识别取证管理端发送的物理内存探测指令；
S3、物理内存侦测模块根据物理内存探测指令，读取并记录被取证主机中每一页物理内存信息；
S4、读取完成后，物理内存侦测模块对记录的内存信息进行计算，得到被取证主机的相关信息，并发送到取证管理端；
S5、将取证指令作为参数传入取证管理端；
S6、实时内存镜像模块获取取证管理端发送的取证指令；
S7、实时内存镜像模块根据取证指令读取被取证主机的内存数据；
S8、实时内存镜像模块将读取的内存数据发送到取证管理端，并以文件形式转储。
6.根据权利要求5所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法，其特征在于，被取证主机的相关信息包括物理内存大小、所有内存页的状态和失败内存页比例。
7.根据权利要求5所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法，其特征在于，在S6中，实时内存镜像模块识别取证指令，并判别取证指令为全量物理内存提取任务还是指定内存段内存提取任务；当为全量物理内存提取任务时，读取被取证主机的内存起始地址，直到读取到内存结束地址停止；当为指定内存段内存提取任务时，读取被取证主机的指定内存开始地址，直到读取到指定内存结束地址停止。
8.根据权利要求5所述的基于可扩展板卡插接式的物理内存无感取证方法，其特征在于，在S1-S8的过程中，取证管理端的运行状态监控程序一直对S1-S8进行监控。
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