闲聊Windows系统日志
* 本文作者：TomKing，本文属FreeBuf原创奖励计划，未经许可禁止转载
前言
最近遇到不少应急都提出一个需求，能不能溯源啊？这个事还真不好干，你把证据，犯案时间都确定的时候，要求翻看监控(日志)对应犯罪嫌疑人时，突然说监控(日志)没有记录。不过现在都要求保留至少6个月的日志，因此这种原因会少了很多，然而我对于Windows中系统日志不了解，在解读时经常摸不着头脑，所以就认真的分析了evtx格式的系统日志。这篇文章可能记录的不是很全面，师傅们多多指教。
Windows系统日志简介
Windows操作系统在其运行的生命周期中会记录其大量的日志信息，这些日志信息包括：Windows事件日志（Event Log），Windows服务器系统的IIS日志，FTP日志，Exchange Server邮件服务，MS SQL Server数据库日志等。处理应急事件时，客户提出需要为其提供溯源，这些日志信息在取证和溯源中扮演着重要的角色。
Windows事件日志文件实际上是以特定的数据结构的方式存储内容，其中包括有关系统，安全，应用程序的记录。每个记录事件的数据结构中包含了9个元素（可以理解成数据库中的字段）：日期/时间、事件类型、用户、计算机、事件ID、来源、类别、描述、数据等信息。应急响应工程师可以根据日志取证，了解计算机上上发生的具体行为。
查看系统日志方法，Windows系统中自带了一个叫做事件查看器的工具，它可以用来查看分析所有的Windows系统日志。打开事件查看器方法：开始->运行->输入eventvwr->回车的方式快速打开该工具。使用该工具可以看到系统日志被分为了两大类：Windows日志和应用程序和服务日志。早期版本中Windows日志只有，应用程序，安全，系统和Setup，新的版本中增加了设置及转发事件日志（默认禁用）。
系统内置的三个核心日志文件（System，Security和Application）默认大小均为20480KB（20MB），记录事件数据超过20MB时，默认系统将优先覆盖过期的日志记录。其它应用程序及服务日志默认最大为1024KB，超过最大限制也优先覆盖过期的日志记录。
Windows事件日志中共有五种事件类型，所有的事件必须拥有五种事件类型中的一种，且只可以有一种。五种事件类型分为：
1. 信息（Information）
信息事件指应用程序、驱动程序或服务的成功操作的事件。
2. 警告（Warning）
警告事件指不是直接的、主要的，但是会导致将来问题发生的问题。例如，当磁盘空间不足或未找到打印机时，都会记录一个“警告”事件。
3. 错误（Error）
错误事件指用户应该知道的重要的问题。错误事件通常指功能和数据的丢失。例如,如果一个服务不能作为系统引导被加载，那么它会产生一个错误事件。
4. 成功审核（Success audit）
成功的审核安全访问尝试，主要是指安全性日志，这里记录着用户登录/注销、对象访问、特权使用、账户管理、策略更改、详细跟踪、目录服务访问、账户登录等事件，例如所有的成功登录系统都会被记录为“ 成功审核”事件。
5. 失败审核（Failure audit）
失败的审核安全登录尝试，例如用户试图访问网络驱动器失败，则该尝试会被作为失败审核事件记录下来。
事件日志文件存储位置（Vista/Win7/Win8/Win10/Server2008/Server 2012及之后的版本）
| 类型 | 事件类型 | 描述 | 文件名 |
|---|---|---|---|
| Windows日志 | 系统 | 包含系统进程，设备磁盘活动等。事件记录了设备驱动无法正常启动或停止，硬件失败，重复IP地址，系统进程的启动，停止及暂停等行为。 | System.evtx |
| 安全 | 包含安全性相关的事件，如用户权限变更，登录及注销，文件及文件夹访问，打印等信息。 | Security.evtx | |
| 应用程序 | 包含操作系统安装的应用程序软件相关的事件。事件包括了错误、警告及任何应用程序需要报告的信息，应用程序开发人员可以决定记录哪些信息。 | Application.evtx | |
| 应用程序及服务日志 | Microsoft | Microsoft文件夹下包含了200多个微软内置的事件日志分类，只有部分类型默认启用记录功能，如远程桌面客户端连接、无线网络、有线网路、设备安装等相关日志。 | 详见日志存储目录对应文件 |
| Microsoft Office Alerts | 微软Office应用程序（包括Word/Excel/PowerPoint等）的各种警告信息，其中包含用户对文档操作过程中出现的各种行为，记录有文件名、路径等信息。 | OAerts.evtx | |
| Windows PowerShell | Windows自带的PowerShell应用的日志信息。 | Windows PowerShell.evtx | |
| Internet Explorer | IE浏览器应用程序的日志信息，默认未启用，需要通过组策略进行配置。 | Internet Explorer.evtx |
表1 事件日志存储位置
提示：%SystemRoot%为系统环境变量，默认值为C:\WINDOWS。
图 EVTX事件日志文件
使用事件查看器工具可以将这些EVTX事件日志文件导出为evtx，xml，txt和csv格式的文件。
常见的Windows事件的分析方法
Windows事件日志中记录的信息中，关键的要素包含事件级别、记录时间、事件来源、事件ID、事件描述、涉及的用户、计算机、操作代码及任务类别等。其中事件的ID与操作系统的版本有关，以下列举出的事件ID的操纵系统为Vista/Win7/Win8/Win10/Server2008/Server 2012及之后的版本：
| 事件ID | 说明 |
|---|---|
| 1102 | 清理审计日志 |
| 4624 | 账号成功登录 |
| 4625 | 账号登录失败 |
| 4768 | Kerberos身份验证（TGT请求） |
| 4769 | Kerberos服务票证请求 |
| 4776 | NTLM身份验证 |
| 4672 | 授予特殊权限 |
| 4720 | 创建用户 |
| 4726 | 删除用户 |
| 4728 | 将成员添加到启用安全的全局组中 |
| 4729 | 将成员从安全的全局组中移除 |
| 4732 | 将成员添加到启用安全的本地组中 |
| 4733 | 将成员从启用安全的本地组中移除 |
| 4756 | 将成员添加到启用安全的通用组中 |
| 4757 | 将成员从启用安全的通用组中移除 |
| 4719 | 系统审计策略修改 |
表 常见Windows账户及相关shijain 对照表
五种事件类型中，最为重要的是成功审核（Success Audit），所有系统登录成功都会被标记成为成功审核。每个成功登录的事件都会标记一个登录类型：
| 登录类型 | 描述 |
|---|---|
| 2 | 交互式登录（用户从控制台登录） |
| 3 | 网络（例如：通过net use,访问共享网络） |
| 4 | 批处理（为批处理程序保留） |
| 5 | 服务启动（服务登录） |
| 6 | 不支持 |
| 7 | 解锁（带密码保护的屏幕保护程序的无人值班工作站） |
| 8 | 网络明文（IIS服务器登录验证） |
| 10 | 远程交互（终端服务，远程桌面，远程辅助） |
| 11 | 缓存域证书登录 |
表 登录类型
Windows XML 事件日志格式
系统事件日志主要保存的类型为：*.evtx，*.xml，*.txt，*.csv。对于后三种文件格式已经比较了解，现在分析下evtx后缀额格式。事件日志（evtx）文件是一种二进制格式的文件。
图 evtx文件类型
文件头部签名为十六进制45 6C 66 46 69 6C 65 00（ElfFile\x00）。Evtx文件结构包含三部分：文件头，数据块，结尾空值。文件头由4096字节大小组成，具体的结构如下表：
| 偏移 | 长度 | 值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 0 | 8 | “ElFile\x00” | 签名 |
| 8 | 8 | 第一个数据块 | |
| 16 | 8 | 最后一个数据块 | |
| 24 | 8 | 下一个记录标识符 | |
| 32 | 4 | 128 | 头的大小 |
| 36 | 2 | 1 | 次版本号 |
| 38 | 2 | 3 | 主版本号 |
| 40 | 2 | 4096 | 数据块偏移量 |
| 42 | 2 | 数据块的数量 | |
| 44 | 76 | 空值 | |
| 120 | 4 | 文件标志 | |
| 124 | 4 | 校验和 | |
| 128 | 3968 | 空值 |
表 File Header内容
Windows XML 事件日志大小
事件日志文件大小 = (数据块的数量*65536)+4096。
文件头偏移量为120的数据值为文件标志，该部分的组成如下表：
| 值 | 标识符 | 描述 |
|---|---|---|
| 0×0001 | 已更新 | |
| 0×0002 | 已填充 |
图 File Header文件格式
每个数据块大小为65536字节，数据块的头部标签名为45 6C 66 43 68 6E 6B 00(ElfChnk\x00)，数据块由数据块头部，事件记录，闲置空间，数据块文件头由512字节大小组成，具体结构如下表：
| 偏移 | 长度 | 值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 0 | 8 | “ElfChnk\x00” | 签名 |
| 8 | 8 | 第一个事件记录编号 | |
| 16 | 8 | 最后一个事件记录编号 | |
| 24 | 8 | 第一个事件记录标识符 | |
| 32 | 8 | 最后一个事件记录标识符 | |
| 40 | 4 | 128 | 指针数据偏移量 |
| 44 | 4 | 最后一个事件记录数据偏移量 | |
| 48 | 4 | 自由空间偏移 | |
| 52 | 4 | 事件记录校验和 | |
| 56 | 64 | 空值 | |
| 120 | 4 | 未知 | |
| 124 | 4 | 校验和 |
表 Chunk header
图 Chunk Header文件格式
数据块包含多个事件记录，一个事件记录对应一条日志信息。事件记录的的大小及组成如下表：
| 偏移量 | 长度 | 值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 0 | 4 | “**\x00\x00” | 签名 |
| 4 | 4 | 事件记录块的大小 | |
| 8 | 8 | 事件记录标识符 | |
| 16 | 8 | 事件记录写入时间 | |
| 24 | … | 事件记录内容 | |
| … | 4 | 尺寸拷贝 |
表 Event Record
Windows事件日志取证分析注意要点
Windwos操作系统默认没有提供删除特定日志记录的功能，仅提供了删除所有日志的操作功能。也就意味着日志记录ID（Event Record ID）应该是连续的，默认的排序方式应该是从大到小往下排列。
通过对Windows事件日志的取证分析，取证人员可以对操纵系统、应用程序、服务、设备等操作行为记录，通过关键的时间点进行回溯。
事件查看器单条日志记录删除思路
分析事件记录格式后，了解到Windows系统在解析事件记录日志时，按照Event Record的大小逐条读取日志的内容。假设修改某条日志的长度，使长度覆盖下一条日志，理论上Windows系统解析日志时，就会跳过下一条日志，相当于下一条日志被”删除”。 DanderSpritz中的eventlogedit 就是这个思路，仅仅时修改了程度，实际上并没有删除日志内容。实现思路如下图：
图 删除事件记录思路
为了确保修改后的日志文件能够被正确识别，还需要修改多个标志位和重新计算校验和。
图 不正确修改事件日志
为了确保不出现如上图所示的错误，总结一下删除单条日志内容的方法：
1. File Header中的Next recordidentifier的值减一（偏移量为24字节）
2. 重新计算File Header中CheckSum（偏移量为124字节）
3. 修改Event Record，找到需删除的记录和需删除前一条记录并计算日志的长度，更新Event Record的Event record identifier
4. 更新ElfChnk，需要修改的内容为：Last event record number，Last event recordidentifier，Last event record data offset，Event recordschecksum，Checksum
根据以上的方式进行删除单条日志是NAS方程式组织的DanderSpritz中的eventlogedit实现方式。实际上只是将信息进行了隐藏，在此基础上，将指定日志的内容清空，就能够实现真正的日志删除。
单条日志删除
准备：测试文件（test.evtx—系统中的Setup.evtx），Winhex，python
下载地址：https://github.com/ByPupil/delete-windows-log
该文件中包含了8条日志，下面演示删除第8条记录的实践过程。使用事件查看器打开确认最后一条事件的EventRecordID，该实验中的值为8。
图 test.evtx文件
1. File Header中的Next recordidentifier的值减一
File Header是整个文件最开始的部分，Nextrecord identifier的偏移量为24(0×18)，其长度为8字节。实验文件test.evtx内容如下：
图 test.evtx文件内容
Next record identifier的值为0×09。将该值减一0×08 写入。这儿需要提一下的是，该文件的字节序为小端，因此低位会在前面。
2. 重新计算File Header中CheckSum
计算方法：前120字节做CRC32运算，偏移量为124(0x7c)，长度为4。修改后的文件内容如下图：
图 修改后的test.evtx
现在提取前120字节的内容：
456C6646696C650000000000000000000000000000000000080000000000000080000000010003000010010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000使用python中binascii模块计算CRC32。代码如下：
图 计算CRC32代码
输出的结果为：0xfb027480，修改文件内容，修改后如下图：
图 修改checksum
3. 修改Event Record
通过find hex values查找2A2A0000，定位到第8条Event Record。该条Event Record的长度为 0×180。如下图：
图 第8条EventRecord
第7条Event Record的长度为0×170。如下图：
图 第7条EventRecord
计算需要修改的内容长度。新长度为0×170+0×180=0x2f0。由于是删除最后一条记录，所以不需要更新Event record identifier。修改长度的位置有两个，分别为第7条日志的长度和第 8条日志的最尾部。
图 第7条日志
图 第8条日志
4. 更新ElfChnk
搜索ElfChuk关键字，找到对应ElfChuk位置。如下图：
图 Elfchnk
修改如下内容：
Last event record number减1，为0×07
Last event record identifier减1，为0×07
Last event record data offset，为0x13c8
Event records checksum，为0xf403d736
Checksum，为0x7563439c
Event records checksum的数据计算范围：chunk中的事件记录的偏移量是固定的，是从文件头偏移0×1200个字节，意思就是checksum的数据起始位置为0×1200。事件记录的结束位置的计算方式：chunk的起始块地址+ Free space offset= events records data。
Checksum的数据计算范围：是固定地址0×1000-0×1078，0×1080-0×1200 。
修改后的ElfChnk如下图：
图 修改后的ElfChnk
经过修改后，使用系统自带的事件查看器打开，此时日志文件中最后一条记录被成功删除。
图 成功删除单条日志记录
此处讲的是删除最后一条记录的详细过曾，删除第一条和中间的记录在实际操作中会有一些不一样的部分，只要对了解evtx文件的格式，删除evtx格式内容中的记录方法并不唯一。只需要删除对应的数据块，并最终使该文件的校验通过即可。
恢复被删除的记录
使用以上的方式删除单挑记录，其实被删除的数据并没有真正的被删掉，严格意义上讲就是将部分数据进行了隐藏。恢复原本的数据可以使用fox-it的danderspritz-evtx工具，原因就是用删除数据的思路反向恢复就行。使用该工具，确实可以将被删除的数据提取出来，不过恢复的evtx格式的文件并不能被打开。暂时没有研究该代码的实现过程，所以不能下分析具体原因。
工具使用如下图：
图 danderspritz-evtx使用
恢复数据被导出为xml格式文件，如下图：
图 该条为被删除的第8条记录
恢复的evtx格式文件打开出错，如下图：
如果需要将日志真正的删除，可以使用\x00填充被隐藏的数据部分填充。并重新计算相应的checksum。
参考链接
https://blog.fox-it.com/2017/12/08/detection-and-recovery-of-nsas-covered-up-tracks/