实验2：制作模拟勒索软件

WannaCry 事件与基础防范

【安全警示】本文所有代码仅用于隔离虚拟机中的安全课程教学演示，用于理解勒索病毒的工作原理与防范措施。严禁在任何真实环境、他人设备或未经授权的系统上运行、修改或传播这些代码。请务必在专用测试目录中运行，并确保虚拟机与外部网络完全隔离。

【任务背景】WannaCry 事件说明补丁、备份、权限和网络隔离必须共同发挥作用。本节只分析公开案例，不运行恶意程序。

【本课资料】微软安全公告：MSRC – Microsoft Security Response Center

【小组任务】

【提交成果】

【本周博客素材】本课成果作为本周博客素材；请在下一课完成合并、补充结果分析后统一提交。

【评分要点】案例事实有来源；防范措施具体；流程顺序合理；边界说明准确。

1. WannaCry 案例表

勒索病毒是什么

勒索病毒是恶意软件，入侵主机后加密磁盘内文件，索要赎金解密文件，不支付赎金文件大概率永久丢失。

WannaCry 是一种“蠕虫式”的勒索病毒软件

WannaCry 攻击对象、传播方式、影响、关键防范和可观察证据如下表所示：

2. 四条防范措施

针对勒索病毒，为星河工作室列出的补丁、备份、权限、网络隔离 4 条防范措施如下：

（1）补丁管理

星河工作室的全部 Windows 终端、服务器统一安装 MS17-010 漏洞补丁。老旧 XP、Server 2003 也要安装微软专属补丁，定期漏洞扫描，关闭 SMBv1 协议，封堵 445 高危端口，消除永恒之蓝漏洞这个 WannaCry 核心入侵入口。

（2）离线备份

针对星河工作室的项目文档、设计素材、重要文件等，做离线备份。WannaCry 利用漏洞拿到 system 高权限进行全盘加密，离线备份可以在加密发生后快速恢复数据。

（3）最小权限

星河工作室要落实最小权限，工作室普通员工办公账号禁止使用本地管理员权限，管理员也尽量使用普通用户权限去做。普通权限可以限制病毒对全盘目录遍历加密，降低病毒对内网共享目录的破坏范围。

（4）网络隔离

利用防火墙划分工作室网段，办公电脑与业务服务器逻辑隔离，外网边界直接阻断入方向 445 端口访问。就算一台电脑被 WannaCry 感染，也不能跨网段横向扫描传播，限制蠕虫在内网扩散。

3. 事件处理流程图

如果发现星河工作室中了勒索病毒，应该怎么做？基础流程如下：

发现异常电脑 → 隔离 → 报告 → 恢复 → 复盘

事件处理流程图如下：

防火墙能力边界说明

防火墙在该事件中能做的 1 件事：

在网络边界设置规则，挡住外网访问内网 445 端口的流量，防止黑客从外网利用永恒之蓝漏洞植入 WannaCry 病毒。

防火墙在该事件中不能单独完成的 1 件事：

一旦内网里有一台电脑已经染上 WannaCry，防火墙拦不住这台中毒电脑在内网里扫描其他电脑的 445 端口；也没法删掉电脑里已经运行的 WannaCry 病毒，更不能解密被加密的 .wncry 文件。

4. 自创的模拟勒索病毒软件演示及代码说明

4.1 学习 WannaCry 病毒的核心实现

WannaCry 主体由 C++ 编写，加密部分使用 AES+RSA 混合加密，其核心功能可归纳为以下四点：

• 文件遍历与搜索：递归扫描指定目录下的目标文件。
• 文件加密：使用对称/非对称加密锁定文件内容。
• 勒索信生成：在目标目录创建说明文件。
• 解密还原：恢复被加密的文件。

① 文件遍历

源码实现：使用 Windows API FindFirstFile / FindNextFile，递归遍历本地磁盘（C 盘、D 盘等），过滤后缀（文档、图片、压缩包等），跳过系统关键目录。

伪代码：

FindFirstFile(目录)
循环 FindNextFile
如果是文件夹 → 递归进入
如果是目标后缀文件 → 加入待加密列表

② 文件加密

源码实现：

原理：AES 加密大文件速度快；RSA 用来保护 AES 密钥（只有攻击者私钥才能解密 AES 密钥，还原文件）。

③ 勒索信生成

源码实现：遍历完成后，在每个被加密文件所在目录，释放勒索提示文件（@WannaCryDecryptor.txt、网页提示文件），写入赎金地址、说明文件已加密，指导受害者支付比特币。

④ 解密还原

源码实现：

4.2 学习银狐勒索病毒（SilverFox）的核心实现

银狐多为 C# 编写，面向国内，常通过木马远控投递；传播模块：远控木马、局域网共享扫描。其核心功能同样包含以下四点：

① 文件遍历

源码实现：调用 .NET Directory.EnumerateFiles 递归遍历目录，自定义目标文件后缀清单，跳过系统保护目录。

② 文件加密

源码实现：同样混合加密：AES 加密文件，RSA 加密 AES 密钥；银狐会直接覆盖原文件或者生成新加密文件，部分版本会删除原文件。

③ 勒索信生成

源码实现：在每个目录生成中文勒索文档（银狐特色，中文提示），写明文件被银狐加密，提供解密联系方式。

④ 解密还原

源码实现：使用配套解密器，导入 RSA 私钥，提取 AES 密钥，批量解密文件。

4.3 自创九半模拟勒索软件（JiuBan Virus）设计方案

根据学习的两个病毒，自创一个仅用于教学演示的勒索病毒模拟程序，命名为九半模拟勒索软件（JiuBan Virus）。

• 命名来源：今日日期 2026.09.15，取九月中旬，命名为“九半病毒”。
• 运行平台：Linux 虚拟机。
• 核心加密算法：国产商用密码 SM4 对称加密。
• 功能：只保留四大基本功能（文件遍历与搜索、文件加密、勒索信生成、解密还原），没有传播模块。

一、整体设计思路（借鉴 WannaCry + 银狐优点，自创新版）

借鉴 WannaCry 优点

借鉴银狐优点

自我创新

二、四大功能详细设计方案

功能① Linux 文件遍历模块设计

设计逻辑：针对 Linux 文件系统结构 /home/用户目录 进行遍历。

遍历特点（对比两款病毒）：比 WannaCry 的 Windows 遍历更适配 Linux 树形结构；比银狐的粗遍历更安全、精准。

功能② 国产加密算法 SM4 文件加密功能设计

选用算法：国产加密算法 SM4 分组密码算法（商用国产密码）。

加密设计方案：

为什么选 SM4：

功能③ 九半模拟勒索软件勒索信设计

勒索信文件名：《九半解密说明.txt》

勒索信内容（原创、适配本次实验）：

【九半病毒加密提示】

你的文件已被 JiuBan-Virus 加密！

所有重要文档、图片、资料已锁定为 .jiuban 格式。

本次加密无暴力破解途径。

如需恢复全部数据，请联系管理员获取专属解密密钥。

警告：

功能④ 国密 SM4 解密还原模块设计

解密设计方案：

Linux 虚拟机环境配置

1. 更新软件源

sudo apt update

2. 安装 Python3 与 pip

Ubuntu：

sudo apt install python3 python3-pip -y

Kali 自带 python3，可直接执行：

sudo apt install python3-pip -y

3. 验证安装成功

python3 –version
pip3 –version

能输出版本号就代表安装完成。

4. 安装国密 gmssl 库（代码依赖，必不可少）

pip3 install gmssl

新版 Kali（Python3.12/3.13）增加了保护机制：externally-managed-environment，不让直接用 pip3 install 往系统 Python 装包，防止破坏系统。

使用 Python 虚拟环境

安装虚拟环境工具

sudo apt install python3-venv -y

安装完成

在当前目录创建虚拟环境，名字叫 venv

python3 -m venv venv

激活虚拟环境

source venv/bin/activate

激活成功后，终端前面会出现 (venv) 标记。

在虚拟环境里安装 gmssl，现在不会报错了

pip3 install gmssl

每次要运行九半病毒代码，都要先激活虚拟环境：

source venv/bin/activate

用完输入 deactivate 退出虚拟环境

查看当前位置，不用 /home 主目录，单独建一个测试目录：

mkdir -p /home/user/test_files

sudo apt install gedit
y
gedit hello.py
mv hello.py jiuban.py
gedit jiuban.py

gedit jiuban.py

把整套【九半病毒 Python 代码】粘贴进去。

根据创建的目录修改代码里的 TARGET_DIR = "/home/user/test_files"

保存退出

给测试文件夹加点内容

cd /home/user/test_files

运行程序

source venv/bin/activate
python3 jiuban.py

输入1：执行加密

输入2：执行解密

代码效果演示

版本1

打开被加密的路径，发现文件后缀变成了jiuban 还出现了九半解密说明.txt

打开文件发现确实被加密

版本2

sudo apt install python3-tk -y

版本3

点击缴纳赎金会弹出实验说明

点击解密指南会弹出对应提示

点击尝试解密会出现此界面

最后，只要把弹窗叉掉就可以这样解密

source venv/bin/activate

python3 sim_ransom.py

因为更新到版本三原文件出错

所以换了个新py文件运行

还是一样的解密

三个版本的核心代码

程序主入口增加路径校验逻辑，强制限定只能操作预先设定的测试目录，防止误加密其他路径。执行时调用traverse_and_encrypt函数，传入测试文件夹路径

以下仅为课程实验代码片段，仅用于隔离虚拟机学习勒索原理。
本片段不会删除原始文件，仅生成加密后的新文件；禁止在真实主机运行，禁止修改用于非法用途。

片段 1：SM4 文件加密（CBC 模式，只生成加密文件，不删源文件）

from Crypto.Cipher import SM4
import os

# 演示用密钥，正式实验中会动态生成
KEY = b'1234567890123456'
IV = b'1234567890123456'

def encrypt_file(filepath):
# SM4-CBC加密
cipher = SM4.new(KEY, SM4.MODE_CBC, IV)
with open(filepath, 'rb') as f:
plaintext = f.read()
# 简单填充，满足SM4分组16字节对齐
pad_len = 16 – len(plaintext) % 16
padded_plaintext = plaintext + bytes([pad_len]) * pad_len
ciphertext = cipher.encrypt(padded_plaintext)
# 生成新加密文件，【不删除原始文件】
new_file = filepath + ".jiuban"
with open(new_file, 'wb') as f:
f.write(ciphertext)

片段 2：生成勒索提示文件

def create_ransom_note(target_dir):
note_path = os.path.join(target_dir, "README_九半.txt")
with open(note_path, 'w', encoding="utf-8") as f:
f.write("【课程实验模拟勒索提示】\\n")
f.write("本次仅虚拟机测试，文件已生成加密副本，原始文件保留。\\n")
f.write("输入正确密钥即可解密恢复。\\n")

片段 3：遍历指定目录（强制限定目标文件夹，不删原文件）

def traverse_and_encrypt(root_dir):
# 仅遍历预先指定的测试目录
for dirpath, _, filenames in os.walk(root_dir):
for filename in filenames:
filepath = os.path.join(dirpath, filename)
# 跳过隐藏文件、链接、加密后缀文件，防止重复加密
if not filename.startswith('.') and not os.path.islink(filepath) and not filepath.endswith(".jiuban"):
try:
encrypt_file(filepath)
print(f"已生成加密副本：{filepath}")
except Exception as e:
print(f"加密失败: {filepath}, 错误: {e}")

片段 4：配套解密片段（本次实验有恢复能力，这是和危险病毒最大的区别）

def decrypt_file(enc_file_path, key):
# 解密 .jiuban 文件
iv = b'1234567890123456'
cipher = SM4.new(key, SM4.MODE_CBC, iv)
with open(enc_file_path, 'rb') as f:
ciphertext = f.read()
plain_padded = cipher.decrypt(ciphertext)
pad_len = plain_padded[-1]
plaintext = plain_padded[:-pad_len]
out_path = enc_file_path.replace(".jiuban", "_recovered.txt")
with open(out_path, 'wb') as f:
f.write(plaintext)

本实验与真实勒索病毒的关键差距 固定密钥 vs 动态会话密钥：本实验使用固定的密钥和初始向量，一旦泄露即可批量解密所有文件。真实勒索病毒通常采用混合加密机制——用 RSA 公钥加密随机生成的 AES 会话密钥，再用该密钥加密文件。每台主机的会话密钥唯一，即使私钥丢失也无法解密其他设备上的文件。

无传播模块：本程序不具备网络扫描、漏洞利用或横向移动能力，无法自动感染其他主机。真实勒索病毒常结合 EternalBlue、SMB 漏洞、钓鱼邮件等手段主动扩散，形成大规模感染。

无持久化机制：未植入启动项、服务或计划任务，重启后即失效。真实勒索软件通常会创建持久化入口，确保每次开机自动运行。

无反检测设计：未加入混淆、进程注入、内存加载等规避杀毒软件的技术，容易被静态分析发现。

勒索病毒防范思考：从作业补丁到纵深防御 及时打补丁：本次实验所依赖的权限提升漏洞（如未授权访问、路径遍历）在真实环境中往往源于系统或应用未更新。保持操作系统与第三方软件最新，是防止攻击的第一道防线。

定期备份策略：建立离线或异地备份机制，遵循 3-2-1 原则（3 份副本、2 种介质、1 份异地）。即使遭遇勒索攻击，也能快速恢复业务，无需支付赎金。

最小权限原则：避免以管理员身份运行日常程序。若程序需高权限，应通过 UAC 提权确认。本实验若以普通用户运行，将无法访问受保护目录，从而限制破坏范围。

网络隔离与访问控制：关键服务器应置于独立网段，禁止不必要的端口通信。例如，关闭不必要的 SMB 端口（445），阻止勒索软件横向传播。

行为监控与日志审计：部署 EDR（终端检测与响应）系统，监控异常文件操作（如批量 .encrypted 写入）、进程调用（如 Python 执行加密脚本）、网络外联行为。及时发现并阻断攻击链。

员工安全意识培训：绝大多数勒索攻击始于钓鱼邮件。通过模拟演练提升识别能力，减少人为失误带来的风险。

思考总结 本实验虽实现了“加密+勒索信”的基础功能，但其本质仍是一次教学性质的代码演示。真正的网络安全攻防对抗远不止于算法实现，而是围绕攻击链完整性、隐蔽性、持久性、可扩展性展开的系统博弈。

真实勒索病毒之所以难以根除，不仅因其加密强度，更在于其具备完整的攻击生命周期：从初始入侵 → 权限提升 → 横向移动 → 数据加密 → 赎金勒索 → 隐蔽退场。每一个环节都经过精心设计，甚至融入 AI 驱动的自适应行为。

而本实验仅停留在“单点突破”层面，忽略了攻击者的战术思维与防御体系的协同演进。真正有价值的实践，不是复现一个“看起来像”的勒索程序，而是理解其背后的设计逻辑、防御弱点与应对策略。

因此，从“我能写一个加密脚本”到“我理解为何它不会在真实世界生效”，再到“我能构建一套不可被绕过的防护体系”，才是从初级实验迈向高级安全素养的跃迁。这正是本实验区别于普通博客的最大价值所在——它不仅是技术展示，更是对攻防本质的反思与重构。

为什么现实勒索病毒几乎不用SM4国密算法

1. 硬件加速：AES全球普及，SM4缺乏底层支持

现代CPU普遍内置AES指令集（AES-NI），包括Intel、AMD的x86架构以及ARM架构的移动芯片。这一硬件级加速使得AES加密速度极快，尤其在处理大量文件时优势显著。勒索病毒依赖快速加密以规避检测，时间窗口极为关键。

相比之下，SM4在主流非国产芯片平台上无硬件加速支持，只能通过纯软件实现，性能远低于AES。即便在部分国产鲲鹏、飞腾处理器中存在硬件优化，但这些平台在全球范围内的部署比例极低，无法满足勒索攻击者对广泛兼容性的需求。

2. 黑产生态链全面基于国际标准

全球黑客组织使用的恶意工具链、漏洞利用模块、加密组件均围绕NIST推荐的标准构建，如AES、RSA、ChaCha20等。这些算法被集成于开源库如OpenSSL、mbedtls中，可直接调用，无需额外开发成本。

而SM4需引入专门的国密库（如gmssl），该库并非主流安全框架默认包含，使用时需手动编译、链接，导致恶意程序体积增大、行为特征更明显，极易触发杀毒软件或EDR系统的静态/动态分析机制。对于追求隐蔽性与高效传播的黑产而言，这是不可接受的负担。

3. 攻击目标为全球用户，不面向单一国家体系

当前主流勒索病毒（如WannaCry、REvil、LockBit）的设计初衷是覆盖尽可能多的受害者，其攻击面集中在运行Windows系统的全球个人及企业终端。

SM4作为中国国家标准（GM/T 0028-2014），主要服务于国内政务、金融、信创领域，在海外系统中无原生支持，也未形成通用生态。国外用户不会安装或启用国密算法环境，因此针对此类用户的勒索程序若采用SM4，将面临无法解密的致命缺陷——即使加密成功，也无法完成后续赎金交换流程。

4. 真实勒索架构采用混合加密模式，非单一对称加密

真实勒索软件并不采用“固定密钥+单一加密”的简单结构。其典型架构如下：

• 每台受感染主机生成唯一的随机会话密钥（通常为128位或256位）；
• 使用该密钥对所有文件进行加密（常用AES）；
• 将此会话密钥用攻击者持有的RSA公钥加密；
• 加密后的密钥存储于受害设备，同时删除明文会话密钥；
• 受害者必须提供赎金换取攻击者的私钥，才能恢复会话密钥并解密文件。

这种设计确保了每台机器的加密密钥独立，即使某次泄露也无法影响其他主机。而课程实验中使用的“固定SM4密钥”方式，本质上是一种教学简化，不具备实际威胁能力，也违反了真实勒索逻辑中的核心安全原则。

5. SM4的实际应用场景集中于国内合规体系

尽管SM4在密码学强度上等同于AES-128，且已被广泛应用于国内关键信息基础设施中，其主要用途包括：

• 国家机关、军队、电网、铁路等领域的数据保护；
• 金融行业支付系统、身份认证、电子合同签署；
• 信创工程中替代进口密码算法，实现自主可控。

这些场景强调的是合规性、可控性和主权安全，而非用于非法攻击活动。因此，国密算法的推广方向是防御型、合规型应用，而非攻击工具。

课程项目价值与反思：为何选用SM4反而是创新点？

虽然现实中勒索病毒极少使用SM4，但在教学实验环境中选择它具有多重意义：

• 展示国产密码算法的能力：通过实现基于SM4的文件加密与解密，直观验证国密算法在实际应用中的可行性；
• 理解勒索软件完整流程：从密钥生成、文件遍历、加密执行到解密恢复，构建完整的攻击模拟链条；
• 控制实验风险：限定测试目录、自带解密模块、禁止网络通信，避免造成真实破坏；
• 突出教学差异：明确指出实验与真实勒索之间的区别，体现对安全机制的深入理解。

实验中使用固定密钥仅为演示目的，真实攻击不会如此设计。应强调：真正的勒索病毒必须实现每机唯一密钥 + 非对称加密保护密钥，否则将失去保密性与攻击有效性。

补充思考：未来趋势与安全防护启示

尽管目前尚未出现大规模使用国密算法的勒索样本，但已有迹象表明，相关威胁正在浮现：

• 安全厂商已捕获少量使用SM2签名或加密的恶意代码；
• 某些高级持续性威胁（APT）组织开始尝试在特定目标中嵌入国密组件，以绕过传统检测规则；
• 国内部分供应链攻击事件中，出现利用国密算法伪装合法通信的行为。

这提示我们：国密算法不应仅被视为“防御工具”，同样需要纳入恶意代码检测与威胁情报分析范畴。未来的杀毒引擎、EDR系统、沙箱环境都应具备识别和解析国密算法行为的能力，防止其被滥用。

结尾

本实验虽基于理想化设定，却揭示了一个深刻命题：技术本身无善恶，关键在于使用方式。选择SM4作为教学实验，并非否定其安全性，而是借此机会深入理解国密算法的实现原理、适用边界及其在真实世界中的角色定位。

在信息安全教育中，我们不仅要学会如何“攻”，更要懂得“防”；不仅要掌握国际通用标准，也要认识本土密码体系的价值。

当有一天，国密算法真的出现在勒索病毒的代码中，我们才不会措手不及——因为在此之前，我们已经用一次实验，提前看清了它的模样。