직접찾아보자

 NTFS File System을 공부하며 직접 MFT 엔트리를 찾아보고 싶었다. 그렇기에 간단한 실습을 준비해보았다. 우선 바탕화면에 찾기 쉽도록 독특한 이름의 파일을 생성해야 한다 생각했으며 파일의 이름은 ^^%%&&.txt이며 $DATA의 내용도 찾기 쉽도록 ^&*^&*^&*....과 같이 하였다.

 우선 해당 MFT 엔트리를 찾기 위해 HxD를 관리자 권한으로 열어 C: 드라이브를 연다. 그러면 OEM ID - NTFS와 함께 나타나는 것을 확인할 수가 있다. 그 다음 해당 제목인 ^^%%&&.txt를 유니코드 문자열로 찾도록 한다. 그리고 검색을 시작한다. 조금 시간이 걸리기도 하며 FILE 시그니처가 아닌 다른 부분에서도 몇 번 같은 문자가 확인이 된다. 계속 지나가 FILE 시그니처와 2섹터를 가지며 해당 이름을 포함한 부분을 찾아보았다. 그렇게 찾은 주소가 063f490800 이였다. 아래의 그림을 보자.

 속성 식별 값과 속성 크기를 통해 4개의 속성 식별 값이 존재하는 것을 확인할 수가 있다. $SIA, $FN, $OBJECT_ID, 그리고 이번 포스팅의 포인트인 $DATA (Non-resident)가 있다. 다른 부분은 대체로 일반 적인 모습을 띄고 있다.

 이제 $DATA 부분을 보면 Non-resident 속성이기 떄문에 클러스터 런이 존재하는 것을 확인할 수가 있고 위의 그림과 같이 0x41이 클러스터 런의 첫 바이트이다. 이에 대한건 이전에 포스팅하였으므로 설명은 생략하고 바로 해석을 해보자.

 뒷자리가 1이므로 해당 클러스터는 1개가 있다는 것을 알 수가 있고 해당 위치는 드래그한 부분과 같이 0x01D39E47이라는 것을 알 수가 있다. 여기서 원래는 0x01D39E47에 해당 데이터가 존재하는 줄 알았는데 아니였다. 바로 볼륨의 시작에서부터 1D39E47 번째 클러스터에 위치하고 있다는 것이였다. 따라서 뒤에 000을 붙여주면 해당 오프셋이 나온다. 0x01D39E47000을 보면 위의 그림과 같이 제대로 해당 $DATA의 내용이 출력되는 것을 확인할 수가 있다. 만약 파일의 크기가 작다면 클러스터런이 아니라 $DATA의 속성헤더 뒤에 내용이 나왔을 것이다.

 이러한 NTFS에선 하나의 파일이 여러 곳에 분산되어 저장되어 있더라도 해당 파일의 MFT엔트리를 참고하여 $DATA 클러스터런을 통해 각 각 떨어진 데이터들이 연속된 곳에 저장된 것처럼 보이게 한다. 분산된 데이터를 HxD로 열면 하나로 쭉이어져있는 것처럼 출력되는 것은 운영체제가 이를 클러스터 런을 따라 출력을 해주므로 가능한 것이다. 따라서 비연속적으로 저장된 데이터는 이러한 MFT엔트리를 통해 따라가야할 것이다.

MFT - Attribute

$STANDARD_INFORMATION ($SIA)

 모든 파일에 기본적으로 존재하는 속성이다. 기본적으로 존재하는 속성인 만큼 파일의 시간정보, 파일 특성, 소유자 및 보안 ID 등의 기본적인 속성 정보를 가지고 있다. 속성 타입 번호는 0x10(16)임을 이전에 확인할 수가 있었다. 속성의 크기는 윈도우 버전에 따라 조금 상이한데 윈도우2000,XP이상(72바이트), 윈도우NT(48바이트)를 갖는다. 이제 구조에 대해서 한번 살펴보자. 

속성 헤더가 먼저 나온 뒤 $STANDARD_INFORMATION의 속성내용들이 나오는 것을 확인할 수가 있다. 각 항목에 대한 설명은 아래의 표와 같다.

 위의 그림은 실제 내 PC $MFT의 내용이다. 이를 해석하면 다음과 같다. 우선 생성 시간, 수정시간, MFT수정시간, 마지막 접근 시간이 모두 같은 것을 확인할 수가 있다. 이는 $MFT가 생성된 시점으로, 즉 포멧된 후의 시점이라는 것이다. 이를 통해서도 언제 포멧을 했는지 알 수가 있다.

 시간 값 8 바이트를 변환하면 Wed, 29 July 2015 11:41:01 +0900 이라는 것을 알 수가 있다. 플래그에 대해 알아보면 0x06임을 알 수가 있다. 이는 시스템 파일과 숨긴파일이라는 것을 알 수가 있다. 그외에 버전 최대값, 버전 번호, 클래스ID, 소유자 ID, Quota Charged는 사용하지 않는 것을 확인할 수가 있으며 보안 ID는 0x100임을 확인할 수 있고, 마지막으로 USN이 0임을 알 수가 있다.

$FILE_NAME ($FN)

 자주 쓰이는 속성 중 하나인 $SIA에 대해 위에서 알아보았다. 이제 또 다른 하나인 $FILE_NAME에 대하여 알아보자. $FN은 파일의 이름을 저장하기 위해 존재하며 다양한 부가 정보들이 저장되어 있다. NTFS에선 빠른 탐색을 위해 만들어 둔 인덱스 구조인 $I30에도 저장되며 일반적으로 파일 이름 변경을 제외하고는 $I30 인덱스의 $FILE_NAME 속성만 갱신한다. $FN의 구조는 아래의 그림과 같다.

 $MFT의 $FN 속성의 모습이다. 공통헤더와 Resident헤더가 존재하고 그 뒤부터 부모 디렉터리의 파일 참조 주소를 시작으로 속성내용이 시작 나온다. 우선 붉은 색의 8바이트 0x00050000000005는 루트 디렉터리의 MFT 엔트리 번호이며 생성, 수정, MFT수정, 마지막 접근 시간은 모두 같은 것을 확인할 수가 있으며 이는 변환하면 Wed, 29 July 2015 11:41:01 +0900 임을 알 수가 있다.

 해당 파일이 할당된 크기는 0x0000000000004000으로 크기는 4 KB로 할당되었던 것과 실제 사이즈도 4KB임을 확인할 수가 있다. Flags의 값은 $SIA에서 보았듯이 시스템파일과 숨긴파일이라는 것을 알 수가 있다. 해당 속성의 Reparsepoint는 없는 것을 확인할 수가 있으며 파일 이름의 길이가 4인 것과 표현 방식이 Win32&DOS인 것을 확인하고 마지막에 해당 이름의 16진수 값인 $MFT가 유니코드의 형태로 나타나는 것을 확인할 수가 있다.

$SIA & $FN - Time Stamp 

$SIA와 $FN 둘 다 4가지 시간 값을 갖는다. 생성시간, 수정시간, MFT Record 업데이트 시간, 최근접근시간이 존재하는데 이 두개의 속성은 약간의 차이를 갖는다. $SIA는 생성시간을 제외하고 모두 업데이트를 한다. 이에 반해 $FN은 폴더/파일 생성시 동일한 시간을 기록하고 다시 변경하지 않는다(단, 폴더 이름 변경 시 예외 - 폴더 이름 변경시 원래 $SIA의 시간과 같게 Update한다.).

$DATA

 $DATA는 파일의 데이터를 저장하는 속성이다. 파일의 데이터가 약 700 Byte 이상이면 Non-Resident로 저장된다고 이전 포스팅을 통해서 확인할 수가 있었다. 이 경우 별도의 클러스터를 할당 받아 데이터를 저장하며 이를 클러스터 런을 통해 관리한다는 것을 살펴보았다. 만약 Resident라면 속성 헤더 이후에 바로 속성 내용인 파일 데이터 스트림 위치가 나온다. 

 하나의 파일에서 $DATA 속성을 2 이상 가질 수가 있는데 이를 ADS라 한다. ADS에 대해선 이전에 http://kali-km.tistory.com/entry/ADS 에서 설명을 하였으므로 자세한 설명은 하지 않겠다. 다만 ADS는 반드시 속성 이름을 가지고 있어야하며, ADS 속성은 파일크기에 포함되지 않는다는점, ADS에 악의적인 데이터를 숨길 수가 있다는 점과 마지막으로 폴더가 $DATA를 갖는 경우도 일반적이지 않으므로 유의하여야 한다.

ADS

좌측의 그림은 XXX##xxx.txt라는 파일을 생성한 뒤 해당 MFT를 찾은 것이며, 우측은 해당 파일에 'ads-km'이라는 이름의 ADS를 추가한 것이다. 그림을 통해 차이를 확인할 수가 있다. 우선 차이나는 부분은 우측의 붉은 부분을 통해 표시하였으며 파란 상자는 속성 식별값이 위치한 것이다.

 그림에서와 같이 기존의 파일은 $SIA, $FN, $DATA와 같이 기본적인 3가지 속성을 가지고 있지만, 우측은 4개의 속성을 가지고 있는 것을 확인할 수가 있다. 우선 위에서부터 차이나는 점에 대해 하나 하나 짚어보자.

 MFT Entry Header에서는 $LogFile Sequence Number(LSN)의 값이 변한 것으로 이는 $LogFile에 존재하는 해당 파일의 트랜잭션 위치 값이 변화했음을 의미한다. 그 다음 0x168에서 0x1A0로 변한 것은 사용하는 MFT Entry 크기가 360 Byte에서 416 Byte로 증가했음을 의미한다. 다음 속성 ID 값도 변화한것을 볼 수가 있다. 이제 0x30 부분을 보면 0x05에서 0x0C로 변화한것은 데이터 무결성을 판단하기 위해 존재하는 Fixup Array이다. 이 Fixup Signature의 값 또한 변화하였음을 확인할 수가 있고 각 섹터의 마지막 2 Byte도 변화했다는 것을 알 수가 있다.

 이제 Attribute 부분에 대하여 알아보자. 우선 0x10인 $SIA에서 생성 시간과 접근시간은 그대로 인것을 확인할 수가 있다. 하지만 파일의 수정 시간과 MFT Entry 갱신 시간은 변화하였음을 알 수가 있다. 또한 USN의 값도 변화한 것을 확인할 수가 있다. $FN은 $SIA와는 다르게 시간 값에도 아무런 변화가 없음을 확인할 수가 있다.

 첫 $DATA 속성을 보면 별 다른 변화가 없지만, MFT Entry의 End Marker인 "0xFFFFFFFF"이 더 뒤로 밀려났다는 것을 확인할 수가 있다. 그 외에 $DATA 속성은 변화가 없다. 하지만 이제 새로 추가된 $DATA는 기존의 메인 스트림에 더해 추가적으로 생성된 것으로 새로운 속성 값을 갖는다. 정확히 첫 $DATA의 End Marker가 있던 곳부터 시작하는 것을 확인할 수가 있다.

 여기서 ADS는 반드시 속성 이름을 갖는다고 말하였다. 그렇기에 속성의 공통 헤더에서 속성의 이름 길이가 6으로 지정된 것을 볼 수가 있고, 실제 이 ADS의 이름은 'ads-km'과 같이 6글자로 지정되었다. 이름이 존재하기에 해당 이름이 나타나는 것을 확인할 수가 있고 이름이 끝난 뒤 해당 속성의 내용(ADS에 기록된 내용)인 'This is ADS'가 존재하는 것을 확인할 수가 있다. 이 뒤에 End Marker가 나오는 것 또한 확인할 수가 있다.

출처 및 참고

http://forensic-proof.com/archives/600

MFT - Attribute

속성 종류

 MFT Entry Header, Fixup Array에 이어 이번에는 Attributes에 대하여 알아보자. Attributes는 각 파일의 메타정보를 표현하고 있으며 Attribute Header + Attribute Content로 구성되어 있다. 크기에 따라 Resident와 Non-Resident 속성으로 구분하며 총 17가지의 속성이 있다. 이러한 속성은 각 각 다른 Header를 가지며 기본적으로는 $STANDARD_INFORMATION, $FILE_NAME, $DATA를 가진다. 아래의 그림과 같다.

 이러한 속성은 Fixup 배열 이후 End Marker가 올 때까지 연속적으로 오며 각 속성은 위에서 말한 바와 같이 속성헤더와 속성 내용으로 나뉘어진다. 우선 속성 헤더와 속성내용에 대하여 알아보기 전에 속성의 종류에 대하여 먼저 알아보자.

일반적인 파일의 경우 위에서 말한 바와 같이 $STANDARD_INFORMATION, $FILE_NAME, $DATA를 가진다고 이야기 하였다. 따라서 3가지 속성에 대해서만 잘 알고 있어도 대부분의 파일을 분석할 수 있다. 아래의 그림을 보자.

현재 내 PC의 MFT를 나타낸 것이다. MFT Entry Header에서 속성이 시작되는 위치는 0x38이라 나타나있다. 해당 부분을 보면 속성 식별 값이 0x10으로 이는 $STANDARD_INFORMATION을 나타내고 있으며 뒤로 가다 보면 0x30으로 $FILE_NAME 속성 식별 값이 존재하는 것을 볼 수가 있다. 이러한 식별 값을 통해 어떤 속성인지 확인할 수가 있다.

Resident 속성과 Non-resident 속성

 이제 크기에 따른 분류로 Resident 속성과 Non-resident 속성이 있다하였는데 이에 대하여 조금 더 알아보자. Resident 속성은 속성의 내용이 Attribute Header (속성 헤더) 바로 뒤에 위치하는 속성이다. 이에 반해 Non-resident 속성은 Attribute Content(속성 내용)이 너무 크기 때문에 MFT엔트리(1024Byte) 내부에 넣지 못할 경우, 별도의 클러스터를 할당 받아 저장(클러스터 런으로 관리)하는 방식이다. 이때, 속성 내용 위치에는 할당 받은 클러스터의 위치 정보가 저장되어 있다.

 대부분의 속성은 모두 Resident 속성이고, $DATA, $ATTRIBUTE_LIST와 같은 속성은 Size가 크기 때문에 Non-resident가 될 수 있다. $DATA는 파일의 내용을 표현하는 속성인데, 파일의 내용이 MFT 엔트리 내에 저장되지 못한다면 Non-resident 속성이 된다. 대부분의 파일 크기가 크므로, 일반적으로 700바이트 이하가 아니라면 대부분 $DATA 속성은 Non-resident 로 존재한다.

위 그림은 3번째 속성이 Non-resident 인 것으로, 1,2번 속성과는 다르게 속성내용(Attribute Content)의 위치에 Cluster가 위치해 있다. 이러한 클러스터는 해당 속성 내용을 담고있는 부분을 별도의 곳에 놓아둔 것이다.

 같은 파일 2.txt이지만 690 바이트일때는 디스크에서 크기를 차지하지 않았지만 698 바이트가 된 뒤에는 1 Cluster 만큼의 크기를 차지하는 것을 확인할 수가 있다. 이는 기존의 2.txt는 $DATA에 모두 담을 수 있었지만, 크기가 커지며 별도의 클러스터를 할당하므로 이러한 데이터를 관리하려고 했기 때문에 하나의 클러스터가 할당된 것이다.

 다시 돌아와 속성에는 속성헤더와 속성내용이 있다하였다. 이제 이 중에서 속성헤더의 구조를 한번 살펴보자. 속성은 위에서 말한 바와 같이 크기에 따라 구분되는데 이 경우 구조가 서로 다르다는 점이다. 우선 Resident와 Non-resident 모두에 쓰이는 공통적인 속성 헤더를 살펴보자.

Attribute Header Format

 공통적으로 포함되는 구조는 아래의 그림과 같다. type ID와 속성의 길이를 나타내는 등의 정보가 있다.

 Attribute type ID는 속성 타입 식별 값으로 위에서 0x10이 $STANDARD_INFORMATION이였던것과 같은 값을 나타낸다. Length of attr은 속성 헤더를 포함한 속성 전체의 길이를 나타내며 Nreg Flag(Non-resident flag)는 해당 속성이 Non-resident 속성인지의 여부를 나타내며 0일 경우 Resident이며 1일 경우 Non-resident임을 알 수 있다. LenNam(Length of name)은 해당 속성 이름의 길이를 나타내고 이러한 속성 이름이 저장된 곳의 시작 위치를 Offset to name이 가지고 있다. 속성헤더 내에 있는 Flags는 속성의 상태를 표현하는데 0x0001은 압축된 속성, 0x4000은 암호화된 속성, 마지막 0x8000은 Sparse 속성을 나타낸다. 마지막 값인 Attr ID는 속성의 고유한 식별자로 MFT Entry에 같은 속성이 여러 개일 경우 구별하기 위해 사용한다.  

 위의 그림과 같이 MFT 엔트리 헤더에서 Offset to First attribute 값을 통해 0x38로 온 후다. 이를 해석해보면 우선 속성 식별 값이 0x10으로 이는 $STANDARD_INFORMATION 임을 알 수가 있다. 속성 헤더를 포함한 속성 전체의 길이는 0x60으로 0x98에선 다음 속성의 식별 값이 나와야 한다. 해당 속성은 현재 Resident이며 속성 이름이 존재하지 않기에 해당 위치 0x38 + 0x18 인 0x50부터 바로 속성 내용이 시작된다. 상태플래그는 0이며 속성 식별자 또한 0이다.

Resident Attr Header

 Resident(거주) 속성의 헤더는 위의 공통된 속성 헤더 뒤에 다음과 같은 구조를 가지고 있다. 아래의 그림을 보자.

Size of Content는 헤더 뒤에 오는 속성 내용의 크기를 나타내며 Offset to content는 속성 내용이 시작하는 곳의 위치를 나타낸다. idx flag(Indexed flag)는 값을 "1"로 가질 경우 인덱스된 속성임을 뜻하며 $FILE_NAME의 경우 "1"로 설정되어있다. 마지막 Attr Name은 속성 이름이 있는 경우 속성 이름을 나타내고 없는 경우엔 바로 속성 내용이 온다.

 공통된 헤더를 제외하고 0x48부터 resident attr header가 위치한 것을 볼 수 있다. 우선 속성 내용의 크기는 0x48이며 속성 내용의 시작 위치는 0x18로 공통 속성헤더를 기준으로 0x18뒤에 속성 내용이 시작된다는 것으로 보라색 박스와 같이 표시하였다. Index 플래그는 설정되어 있지 않으며 마지막 한 바이트는 사용되지 않는 값이다. 

Non-resident Attr Header

 Non-resident(비거주) 속성의 헤더 역시 공통된 속성 헤더를 지닌다. 그 뒤의 구조는 다음과 같으며 이에 대해선 표로 설명하겠다.

 Non-resident는 속성 내용이 외부 클러스터에 저장되어 있으므로 해당 클러스터 정보를 담고 있는 런리스트의 정보가 필요하다. 여기서 VCN은 특정 파일의 첫 번째 클러스터부터 순차적으로 부여한 번호로 $DATA 속성의 경우 데이터가 매우 많이 조각나 있을 경우 클러스터 런의 정보를 저장하기 위해 하나 이상의 MFT 엔트리를 사용하게 된다. 이때, 런리스트의 시작과 끝을 표현하기 위해 VCN을 쓴다.

* LCN : 볼륨의 첫 번째 클러스터부터 순차적인 번호 / VCN : 파일의 첫 번째 클러스터부터 순차적인 번호

우선 런리스트 시작VCN이 0임을 알 수가 있고, 끝 VCN이 0x02803F임을 알 수가 있다. 이러한 런리스트의 시작 위치는 0x0040이며 압축 속성이 아니기 때문에 압축 단위 크기는 0이된다. 속성 내용 할당 크기(클러스터크기)는 0x28040000(671350784)이며 속성 내용 실제 크기도 0x28040000(671350784), 그리고 속성 내용의 초기화된 크기도  0x28040000(671350784)인 것을 확인할 수가 있다. 이 경우 속성의 이름이 존재하지 않는 것 또한 같이 확인할 수가 있다.

런리스트 끝VCN이 0x02803F이라는 것은 현재 $MFT 속성 내용을 표현하기 위해 0x02803F + 1개의 클러스터를 사용하고 있다는 것이다. 0x028040에 클러스터 크기 4096을 곱해주면 0x28040000으로 이는 속성 내용 할당 크기와 일치하는 것을 알 수가 있다.

* 꼭 기억해야할 점은 속성 이름의 경우, 속성 이름이 존재하는 경우에만 해당 헤더 영역이 할당된다는 점이다. 속성 이름이 없는 경우 해당 영역을 제외하고 바로 속성 내용이 뒤따라 온다.

Cluster Runs (클러스터 런)

 속성이 Non-resident인 경우 별도의 클러스터를 할당 받아 내용을 저장한다고 했다. 할당 받는 클러스터가 내용의 크기에 따라 하나에서부터 수천개까지 될 수 있다. 이 클러스터들은 연속적으로 할당 될 수 있지만, 대부분 비연속적으로 할당된다. 이렇게 비연속적으로 할당된 클러스터들을 효과적으로 관리하기 위한 것이 클러스터 런이다. 다음은 클러스터 런을 표현하는 런리스트(Runlist)의 예를 그림으로 나타낸 것이다.

첫 바이트를 읽어 2개의 용도로 사용하는 것이다. 가령 첫 바이트가 '0x32'인 경우 런 길이는 2바이트를 읽어야하며, 런 오프셋은 3바이트를 읽어야 한다는 것이다. 말로만 해서는 어려우니 아래의 그림을 참고하자.

 첫 번째 클러스터 런의 첫바이트가 '33' 이므로, 오프셋 3바이트와 길이 3바이트를 읽어야 한다. 먼저 길이의 경우 바로 2번째 바이트부터 나오며 첫번째 바이트에서 뒷자리가 3이므로 총 3바이트 읽어 0x00C820이 된다. 오프셋은 첫바이트의 앞자리가 3이므로 3바이트를 읽어 0xC00000이 된다. 이는 Offset 0x0C0000번 클러스터부터 0xC820(51232)개의 클러스터가 할당되어 있음을 나타낸다.

 두 번째 클러스터 런은 첫바이트가 똑같이 33이므로 위와 같으며 이는 오프셋 0x57E23D 클러스터부터 0xEA1B(59931)개의 클러스터가 할당되어 있음을 나타낸다.

 세 번째 클러스터 런은 첫바이트가 '42'이다. 클러스터의 길이는 첫바이트의 뒷자리가 2이므로 2바이트를 읽어 0x0308이 되며 오프셋은 앞자리가 4이므로 4바이트를 읽어 0x0124727B가 된다. 이는 0x0124727B 클러스터에서부터 0x308(776)개의 클러스터가 할당되어있음을 알 수가 있다.

* 수정 : 첫 번째 클러스터위치인 C0000클러스터는 해당 오프셋 0xC0000000이 맞지만, 두 번째 클러스터 런인 57E23D는 0x57E23D000이 아닌 여기에 앞의 클러스터 값을 더해주어야 한다. 따라서 +0xC0000000을 해야한다. 세 번째부터는 마찬가지로 앞의 두개를 더해주어야한다.

 이렇게 총 5개의 클러스터 런이 형성되어 있는 것을 확인할 수가 있으며 각 클러스터 런의 길이를 모두 더해보자. 그러면 0x28040이 나오며 10진수로는 163,904개의 클러스터가 형성되어있다는 것이다. 여기서 하나의 클러스터는 크기가 4KB이므로 4를 곱해주면 655616이 된다. 이를 이제 1024로 나누어주면 640MB가 되며 이는 현재 $MFT 파일의 크기와 같음을 알 수가 있다.

 이렇게 대부분의 파일은 $DATA의 값이 크기 때문에 Non-resident이며, 이는 클러스터 런을 가지므로 각 각 떨어져 있는 클러스터들의 위치를 알 수가 있었다. 이해가 잘 안된다면 바로 위의 예제처럼 직접 파일의 크기와 함께 맞추어 보는 것도 하나의 좋은 방법인 것 같다.

 또한 클러스터 런을 활용하면 $MFT 파일을 쉽게 수집할 수가 있다. $MFT는 NTFS에 존재하는 모든 파일의 메타 정보를 가지고 있기 때문에 메타 정보만을 가지고 포렌식 분석을 수행하고자 할 경우, $MFT 파일을 수집하는 것이 필요하다. $MFT 파일의 MFT 엔트리도 $MFT에 있으므로, $MFT에서 $MFT 파일의 MFT 엔트리를 찾은 후, 해당 엔트리의 데이터 속성의 런리스트를 확인한다. 그리고 런리스트의 정보대로 데이터를 읽어서 연결하면 하나의 $MFT 파일이 된다.

출처 및 참고

http://forensic-proof.com/archives/590

http://forensic-proof.com/archives/596

4. MFT

NTFS File System (1) ~ (3)을 통해 MBR(혹은 EBR)을 지나 해당 파티션의 VBR을 찾을 수가 있었다. 이러한 VBR에서 BPB를 참고하여 $MFT의 위치까지 찾아보았다. 이제 이러한 MFT에 대하여 설명을 하고자 한다.

 MFT는 Mater File Table의 약자로 NTFS에선 파일이나 디렉터리, 메타 정보를 모두 파일의 형태로 관리하고 있다. 이러한 각 파일의 위치나 속성, 이름, 크기 등의 메타정보는 MFT Entry라는 특별한 구조로 저장된다. MFT는 NTFS 상에 존재하는 모든 파일의 MFT Entry의 모음으로 아래의 그림과 같이 나타낼 수 있다.

 위의 표와 같이 각 엔트리의 번호와 기능에 대하여 설명할 수가 있다. 이러한 각 각의 엔트리는 MFT Entry Header, Fixup Array, Attributes, End Marker, Unused Space로 구분되는 구조를 갖는다. End Marker 이후의 값은 MFT Entry에서 사용되지 않는다. 이를 그림으로 나타내며 아래와 같다.

MFT Entry Header

이러한 각 항목 중 먼저 MFT Entry Header에 대하여 설명해보자. MFT Entry Header는 모든 MFT Entry의 앞 부분에 위치하는 48Byte의 정보로 그림과 표를 통해 좀 더 자세히 설명하겠다. 아래의 그림과 같이 첫 부분에 MFT 시그니처인 'FILE'로 시작하여 Fixup Array 전 까지의 구조를 갖는다.

이를 토대로 현재 PC의 $MFT의 MFT Entry Header를 확인해보자.

Fixup

출처 및 참고

(FP) NTFS.pdf

http://forensic-proof.com/archives/584

3 .NTFS - VBR

 이전 포스팅에선 MBR의 파티션 테이블(혹은 EBR)을 참고하여 해당 파티션의 위치를 찾을 수가 있었다. 여기서 필자는 NTFS를 학습하기 위함으로 FAT16, FAT32 외 다른 것들은 일단 제외하겠다. 우선 NTFS의 구조는 아래의 그림과 같다.

VBR(Volume Boot Record)와 MFT가 있으며 그리고 Data 영역이 존재하고 있는 것을 확인할 수가 있다. 우선 VBR에 대하여 먼저 이야기를 해보자. VBR은 그 크기가 고정된 것이 아니라 클러스터의 크기에 의존한다. 아래의 표와 같다.

 하지만 이전에 말했듯이 대부분의 NTFS는 클러스터의 크기가 4KB이므로 VBR의 크기는 8 Secotr(== 1cluset)가 된다.

 VBR의 구조에 대해선 아래의 그림과 같다. 

- Jump instruction : EB 52 는 어셈블리어로 JMP 0x52이며 두의 90은 NOP로 52+2 바이트 뒤인 0x54에서 Boot Code가 시작됨을 알려준다.

- OEM ID : NTFS를 나타내고 있다.

- BIOS Parameter Block (BPB) : 클러스터의 크기, 루트 디렉터리 위치, 총 섹터 등 파일 시스템 정보가 기록되어 있다.

- Boot Code : 해당 볼륨의 운영체제를 로드하기 위한 명령어가 있다.

- Signature : 0xAA55가 위치해 있다.

파일 시스템의 정보를 나타내는 BPB에 대하여 좀 더 자세히 보면 아래의 그림과 같다.

위와 같이 정리할 수가 있으며 $MFT에 접근하기 위해선 0x30의 Start Cluster for $MFT의 값을 참고한다. 한번 직접 해보자. 아래의 그림은 이전에 MBR을 통해 찾은 VBR을 나타내고 있다. 0x30의 부분은 $MFT가 있는 클러스터의 위치를 나타내는 것으로 C0000의 클러스터(현재 VBR을 기준으로) 가 있는 곳에 위치해있다고 해석할 수가 있다.

C0000은 클러스터의 값이므로 이를 이동하기 편하게 Offset으로 나타내기 위해선 [해당 클러스터값 * 클러스터당 섹터 수* 섹터크기]와 같이 계산을 하면 된다. 이를 직접 해보면 C0000 * 8 * 0x200 = C0000000 이다. 이제 이를 현재 VBR이 있는 오프셋 F38200000에 더하면 FF8200000이다. 해당 위치는 아래의 그림과 같이 나오며 MFT 파일의 시그니처인 'FILE'가 있는 것을 확인할 수가 있다.

출처 및 참고

http://forensic-proof.com/archives/431

http://home.sogang.ac.kr/sites/gsinfotech/study/study1702/Lists/b10/Attachments/17/20131212_%EC%B9%A8%ED%95%B4%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C%EB%B6%84%EC%84%9D.pdf

http://ntfs.com/ntfs-partition-boot-sector.htm

(FP) NTFS.pdf

2. MBR

 하드디스크를 용도에 따라 여러 개의 파티션으로 나눌 수가 있다. 예를 들어 이전 (1)에 했던 포스팅에서 필자의 PC는 4개의 파티션으로 나뉘어져 있는 것을 확인할 수가 있었다. 하지만 스왑을 위한 파티션이나 윈도우 시스템 예약을 제외하면 칼리 리눅스와 윈도우가 있는 파티션 2개가 존재한다고 볼 수 있다. 이러한 각 파티션은 하나의 물리 디스크로부터 관리가 필요한데, 이러한 파티션을 MBR 구조로 관리한다.

 MBR은 저장 매체(물리 디스크)의 첫 번째 섹터에 위치하며 512Byte의 크기를 갖는다. 이는 446Byte의 Boot Code와 Partition Table 64 Byte, 그리고 Signature 2 Byte로 총 512Byte(0x200)의 크기를 갖는다. 여기서 64 Byte에서 하나의 파티션 마다 16 Byte로 정보를 나타내기 떄문에 총 4 개의 파티션으로 구성된다. 4개 이상의 파티션은 EBR로 관리한다.

 대략적인 컴퓨터의 부팅과정이다. 여기서 우리는 BIOS 이후 디스크의 MBR을 확인하고 부팅 가능한 파티션을 찾은 다음에 부팅을 하기 위해 VBR로 넘어가는 것을 알 수 있다. 이를 위하여 MBR의 구조에 대하여 더 상세히 알아보자. 자세하게는 아래와 같이 나타낼 수가 있다. 하지만 대부분의 문서해서는 코드 영역을 0x1BE까지로 보고 있으며 그 뒤로 파티션 테이블이 64 Bytes 마지막 Signature (0xAA55) 2Bytes로 형성되어 있다고 볼 수 있다.

 코드 영역은 흔히 Boot Code라 하며 파티션 테이블에서 부팅 가능한 파티션을 찾아 해당 파티션의 부트섹터(NTFS-VBR)를 호출하는 역할을 한다. 이제 파티션 테이블은 위에서 간략히 설명했지만 다시 설명하자면 총 64 Bytes로 16 Bytes씩 4개로 나뉘어 진다. 아래의 그림을 보자.

 그림과 같이 총 16 Bytes임을 볼 수가 있다. 각 항목에 대하여 설명을 하면 다음과 같다.

- Boot Flag : 부팅이 가능한 파티션인지 나타내는 값으로 0x80은 부팅이 가능, 0x00은 불가능을 의미한다.

- Starting CHS Address : CHS 시작 주소 위치를 나타낸다.

- Partition Type : 파티션의 종류에 따라 서로 다른 값을 같는다. ( [0x07 : exFAT, Unix, NTFS], [0x81 : Linux], [0x86 : FAT16])

- Ending CHS Address : CHS 마지막 주소 위치를 나타낸다.

- Starting LBA Address : LBA 시작 주소 위치를 나타낸다. 즉 해당 파티션이 시작되는 섹터의 위치를 나타내는 것이다.

- Size in Sector(Total Sector) : 파티션의 크기로 섹터 개수를 의미한다.

* CHS는 오래 전 주소를 나타내는 방식으로 점차 용량이 커짐에 따라 한계가 있기에 LBA(Local Block Area)로 방식을 대체하고 있는 추세이다.

 위 그림은 내 PC의 파티션 테이블을 나타내는 것이다. 총 4개의 색상으로 각 파티션을 표시하였다. 우선 부팅이 되는 부분은 Boot Flag가 0x80으로 설정되어 있는 부분으로 바로 세번째 파티션이다. 3번 째 파티션에서 Starting LBA Address를 따라 해당 섹터로 이동하면 해당 파티션이 존재한다. 따라서 세번째 파티션이 C:\여야 정상인 것이다. 하지만 해당 섹터로 가니 시스템 예약 파티션이 존재하고 있었다.

 아래의 그림은 현재 내 PC의 파티션 상태를 보여준다. 여기서 무엇인가 이상한 점이 보인다. 위의 그림에서 부팅이 가능한 것은 3번째 파티션이지만 아래의 그림과 같이 이 부분은 시스템 예약 파티션이라는 것을 알 수가 있다. 또한 실제 C:\는 00으로 설정되어있는 4번째 파티션의 주소에 위치하는 것을 확인할 수가 있었다. 왜 그런걸까? 찾아보아도 답이 나오지 않았다. 

 예상 되는 이야기는 2가지이다. 현재 나의 컴퓨터가 이상하거나 아니면 이것이 정상이라는 것. 시스템 예약 파티션은 윈도우 7부터 생성되는 영역으로 주로 비트락커 암호화를 위한 공간으로 사용된다고 한다. 그렇다면 당연히 암호화가 중요한 것이므로 저 부분을 지난 다음에 원래의 C:\를 지나는 것도 이야기가 된다. 아, 물론 지극히 개인적인 생각이니 흘려보내는 것이 지식에 좋을 것 같다. 

 다시 본론으로 돌아와 LBA를 통해 해당 오프셋으로 이동해보자. 우선 LBA addr이 0x79C1000 이므로 1섹터는 512(0x200) Bytes이므로 이 값을 곱해준다. 그렇게 나온 값은 0xF38200000으로 해당 주소로 이동해보자.

좌측의 C:\와 우측의 0xF38200000에 위치한 하드 디스크1이 모두 같은 내용임을 알 수가 있다. 이렇게 해당 파티션을 찾아갈 수가 있다.

EBR

 위에서 파티션이 4개보다 많을 경우에는 EBR을 통해서 관리한다고 말하였다. 이러한 EBR에 대해서도 알아보자. 사실 보통 사람들은 파티션을 1~4개 정도로 갖는 것이 평범하다. 하지만 5개 이상 가지고 있는 경우 헤매는 일이 발생하면 안되므로 이에 대해 학습해보자. 이 부분은 cappleblog.co.kr/590 를 중점적으로 참고하였다.

 이 분의 PC에서는 MBR을 통해 볼 수 있듯이 3개의 엔트리가 기록되어있는 것을 확인할 수가 있다. 첫 번째와 두 번째 엔트리의 경우 일반적인 NTFS의 파티션으로 위에서 내가 하였던 것과 같은 방법으로 접근하면 된다. 여기서 이 PC의 경우 파티션이 5개로 3번째 엔트리에 EBR의 위치가 나타나있는 것이다. EBR의 LBA 시작 주소가 0x8C00800 LBA 이므로 이는 오프셋 0x1180100000이 된다.

 위의 그림과 같이 해당 EBR로 이동하였다. 2개의 엔트리가 보이는 것을 확인할 수가 있는데 하나는 바로 Current Entry 정보로 바로 해당하는 EBR과 연결된 논리 드라이브에 대한 정보를 나타내며 다른 하나는 Next Entry 정보로 다음 EBR의 위치를 나타내는 것이다.

 즉, 해당 PC에선 5개의 파티션이 위치하므로 MBR에서 보았던 2개를 제외한 3개가 EBR에 존재하고 있다. 그러므로 이러한 EBR은 각 각 다음 EBR의 위치를 가리키고 있으므로 총 3개의 EBR이 존재하며, 마지막 EBR은 Next Entry에 정보가 비어있다. 만약 새로운 파티션이 추가되면 해당 부분의 EBR을 새로 가리키게 된다. EBR의 정보를 해석할 때 알아야 할 2가지 중요한 내용이 있다. 

 EBR에서 Current 엔트리는 현재 위치한 EBR을 기준으로 하면 된다. 그렇게 따라간 LBA엔 찾고자 했던 파티션의 시작 부분을 볼 수가 있다. Next 엔트리는 MBR을 통해 따라가 나온 첫 번째 EBR을 기준(위에선 0x1180100000)으로 다음 EBR이 있는 LBA가 나온다.

출처 및 참고

http://humanistcpu.blogspot.kr/2013/10/hxd-mbrmaster-boot-record.html    ; HxD MBR 구조 분석

http://cappleblog.co.kr/40      ; MBR 구조

http://cappleblog.co.kr/590    ; MBR 해석

http://forensic-proof.com/archives/2975    ; 시스템 예약 파티션 관련 내용

1. 개요

 파일 시스템이란 디지털 데이터를 효과적으로 관리하기 위해 파일을 체계적으로 기록하는 방식으로, 사용자에게 계층 구조로 데이터를 저장하도록 하는 방식을 말한다. 파일이 어디에 저장되어 있는지 조직화하고, 사용자의 데이터를 구조적으로 정의하도록 한다. 이는 파일을 빠르게 읽기, 쓰기, 삭제 등 기본적인 기능을 원활히 수행하도록 도와주며 사용자 영역이 아닌 커널 영역에서 동작한다.

 이론적인 내용을 먼저 설명하기 전에 직접 어떻게 생겼는지 확인해보자. 여기선 HxD를 통해 확인해볼 것이며, 관리자 권한을 통해 실행을 해야 디스크를 읽을 수가 있으므로 관리자 권한으로 HxD를 실행해보자.

 위의 그림과 같이 나타나는 것을 볼 수가 있다. 여기서 필자는 컴맹이므로 하나 하나가 모두 새로웠기에 다들 아는 이더라도 공부하면서 새로 알게 된 점까지 모두 설명할 것이다. 우선 위의 디스크 열기를 통해 확인하면 '논리 디스크'와 '물리 디스크'가 있는 것을 확인할 수가 있다. 무슨 차이인지 모른다. 내 컴퓨터에는 리눅스가 존재하긴 하지만 윈도우는 C:만 있을 뿐인데 저 물리 디스크도 C:\겠구나라고 생각했었다. 일단 둘다 열어보자.

 좌측은 위에서 '논리 디스크'라 되어 있던 '제목 없음(C:\)'를 나타내며 우측은 '물리 디스크'라 되어 있던 '하드 디스크 1'이다. 어떤 차이가 있는지를 확인해보자. 좌측은 흔히 윈도우에서 사용되는 NTFS라고 친절히 나와 있다. 우측은 왜 내가 알아 먹을 수 있는 문자열이 없는 것일까. 맨 끝으로 가서 확인해보자.

 좌측은 2C662FEFF0 까지 있지만 우측의 물리 디스크는 3B9E655FF0 까지 있는 것을 확인할 수가 있다. 즉 우측이 더 큰 용량을 가지고 있는 것이다. 이를 10진수로 변환하여 GB의 형태로 나타내면 좌측은 약 177GB, 우측은 약 238GB이다. 본인의 노트북은 256GB SSD를 사용하고 있다는 점과 약 60GB정도는 듀얼 부팅을 위한 리눅스에 사용되고 있는 용량이므로 이를 차감하면 딱 윈도우에 할당된 177GB가 나온다.

 따라서 논리 디스크라 함은 정말 C:\와 같은 부분을 나타내며, 물리 디스크는 정말 하드디스크를 통째로 나타내는 것이다. 그러므로 물리 디스크가 논리 디스크를 포함하고 있다고 볼 수가 있다. 이는 WinHex를 통해서도 확인이 가능했다.

 물리 디스크를 인식 했을 경우 HxD보다 더 상세하게 출력해주는 것을 확인할 수가 있다. 위의 그림을 보면 Start sectors부터 리눅스가 포함된 총 4개의 파티션을 볼 수가 있다. WInHex를 통해 추가로 알게 된 사실은 하나의 섹터(Sector)는 512Byte(0x200)라는 것을 알 수가 있었다.

* 참고로 클러스터란 섹터를 여러 개 모아 만든 논리적인 저장 단위로, 윈도우는 파일을 저장할 때 이 클러스터 단위로 파일을 저장한다. 그렇기에 슬랙이 형성된다. 다시 말해, 디스크의 최소 저장 단위인 섹터와 운영체제의 최소 저장 단위인 클러스터의 차이로 인해 드라이브 슬랙이 발생한다.

 위의 그림은 forensic-proof.com에서 캡쳐한 것으로 이에 따르면 대부분의 NTFS에서는 4KB = 4096 Byte가 하나의 클러스터 크기이다. 위에서 한 섹터에 512Byte인 것을 확인했으므로 이를 통해 나누면 8이므로, 하나의 클러스터에 8개의 섹터가 위치하고 있는 것을 알 수가 있다.

출처 및 참고

http://forensic-proof.com/archives/357

- https://code.google.com/p/volatility/source/browse/branches/scudette/docs/blogg_posts/scudette/kdbg.txt?r=2805

- SANS Poster 2015-Memory-Forensic2.pdf

- http://www.rekall-forensic.com/posts/2014-02-21-do-we-need-kdbg.html