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C#零成本實現云服務器上Windows系統數據庫自動備份并防止備份文件被勒索病毒破壞

admin

2025年5月16日 9:5 本文熱度 55

利用“.VHDX虛擬磁盤格式”掛載后無法被勒索病毒等修改破壞的機理，用C#在Windows系統磁盤中創建“.VHDX虛擬磁盤格式”文件，備份前將此“.VHDX虛擬磁盤格式”文件掛載為可讀寫虛擬磁盤，備份完畢后，再將虛擬磁盤卸載重新掛載為只讀，這樣就可以確保備份文件不會被勒索病毒破壞了。

使用.VHDX虛擬磁盤格式結合只讀掛載來保護備份文件，是一種有效的防勒索病毒方案。以下是技術分析和C#實現方案：

一、技術可行性分析

１、VHDX文件特性

VHDX是微軟的虛擬磁盤格式，支持離線存儲和動態擴展，可通過Windows磁盤管理工具掛載為物理磁盤。

當掛載為只讀模式時，系統會阻止任何寫入操作，包括勒索病毒對文件的加密或刪除。

２、防護原理

備份階段：掛載為可讀寫模式，完成數據寫入。
日常存儲：掛載為只讀模式，勒索病毒無法修改文件內容。
文件鎖定：掛載后的VHDX文件會被系統占用鎖定，其他進程無法直接覆蓋或刪除。

３、潛在風險

需確保掛載操作本身不會被惡意程序劫持（例如通過提權修改掛載參數）。

若備份過程中系統崩潰，可能殘留可寫狀態的VHDX文件（需設計異常處理機制）。

二、C#實現方案

１、核心邏輯

創建VHDX文件并掛載為可讀寫模式
執行備份操作
卸載VHDX后重新掛載為只讀模式

２、代碼實現（需管理員權限運行）

using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Security.AccessControl;
using System.Security.Principal;


class VhdxBackupManager
{
    const string VhdxPath = @"D:\Backup.vhdx";
    const string AdminAccount = "Administrators";
    static char _currentDriveLetter = 'E'; // 默認起始盤符


    public static void ExecuteSafeBackup()
    {
        try
        {
            // 0. 確保VHDX文件存在
            if (!File.Exists(VhdxPath))
            {
                CreateNewVhdx();
                SetVhdxPermissions();
            }


            // 1. 尋找可用盤符
            char driveLetter = FindAvailableDriveLetter();
            
            // 2. 掛載可讀寫VHDX
            MountVhdx(driveLetter, readOnly: false);
            
            // 3. 執行備份操作
            File.Copy("C:\\Data\\important.txt", $"{driveLetter}:\\important.txt", true);
            
            // 4. 卸載并重新掛載為只讀
            DismountVhdx(driveLetter);
            MountVhdx(driveLetter, readOnly: true);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            DismountVhdx(_currentDriveLetter); // 嘗試卸載當前盤符
            Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");
        }
    }


    // 動態查找可用盤符（從E到Z）
    private static char FindAvailableDriveLetter()
    {
        var usedDrives = DriveInfo.GetDrives()
            .Select(d => d.Name[0])
            .ToList();


        for (char c = 'E'; c <= 'Z'; c++)
        {
            if (!usedDrives.Contains(c))
            {
                _currentDriveLetter = c;
                return c;
            }
        }
        throw new InvalidOperationException("沒有可用的驅動器盤符");
    }


    // 掛載虛擬磁盤方法
    private static void MountVhdx(char driveLetter, bool readOnly)
    {
        var script = $@"
            select vdisk file={VhdxPath}
            attach vdisk {(readOnly ? "readonly" : "")}
            assign letter={driveLetter}
            exit
        ";


        ExecuteDiskPart(script);
        
        // 驗證掛載是否成功
        if (!Directory.Exists($"{driveLetter}:\\"))
        {
            throw new Exception($"掛載到 {driveLetter}: 失敗");
        }
    }


    // 卸載虛擬磁盤方法
    private static void DismountVhdx(char driveLetter)
    {
        var script = $@"
            select vdisk file={VhdxPath}
            detach vdisk
            exit
        ";


        ExecuteDiskPart(script);
    }


    // 原有權限設置方法保持不變
    private static void SetVhdxPermissions()
    {
        var fileInfo = new FileInfo(VhdxPath);
        FileSecurity fSecurity = fileInfo.GetAccessControl();


        // 禁用繼承并清除所有現有權限
        fSecurity.SetAccessRuleProtection(true, false);
        AuthorizationRuleCollection rules = fSecurity.GetAccessRules(true, true, typeof(NTAccount));
        foreach (FileSystemAccessRule rule in rules)
        {
            fSecurity.RemoveAccessRule(rule);
        }


        // 添加SYSTEM完全控制（掛載操作需要）
        fSecurity.AddAccessRule(new FileSystemAccessRule(
            new SecurityIdentifier(WellKnownSidType.LocalSystemSid, null),
            FileSystemRights.FullControl,
            AccessControlType.Allow));


        // 添加管理員組只讀權限
        fSecurity.AddAccessRule(new FileSystemAccessRule(
            new NTAccount(AdminAccount),
            FileSystemRights.Read | FileSystemRights.ExecuteFile,
            InheritanceFlags.None,
            PropagationFlags.None,
            AccessControlType.Allow));


        // 禁止Everyone寫入
        fSecurity.AddAccessRule(new FileSystemAccessRule(
            new SecurityIdentifier(WellKnownSidType.WorldSid, null),
            FileSystemRights.Write,
            AccessControlType.Deny));


        fileInfo.SetAccessControl(fSecurity);
    }


    private static void CreateNewVhdx()
    {
        var script = $@"
            create vdisk file={VhdxPath} maximum=10240 type=expandable
            select vdisk file={VhdxPath}
            attach vdisk
            create partition primary
            format quick fs=ntfs label=BackupDrive
            detach vdisk
            exit
        ";


        ExecuteDiskPart(script);
    }


    private static void ExecuteDiskPart(string script)
    {
        var tempFile = Path.GetTempFileName();
        File.WriteAllText(tempFile, script);


        using (var process = new Process())
        {
            process.StartInfo = new ProcessStartInfo
            {
                FileName = "diskpart",
                Arguments = $"/s {tempFile}",
                UseShellExecute = false,
                CreateNoWindow = true
            };
            process.Start();
            process.WaitForExit(15000);
            
            if (process.ExitCode != 0)
            {
                File.Delete(tempFile);
                throw new Exception("diskpart執行失敗，返回碼：" + process.ExitCode);
            }
        }
        File.Delete(tempFile);
    }
}

權限設置關鍵點說明：

1、三層權限控制：

SYSTEM賬戶：授予完全控制權限，確保系統服務可以正常掛載/卸載磁盤
管理員組：授予讀取和執行權限（Read | ExecuteFile）
Everyone組：顯式拒絕所有寫入權限

２、權限繼承處理：

fSecurity.SetAccessRuleProtection(true, false); // 關閉繼承，不保留原有權限

３、最小權限原則：

管理員組不授予寫入權限
普通用戶默認無任何訪問權限

使用注意事項：

1、運行要求：

必須以管理員身份運行程序
需要提前初始化VHDX文件（代碼已包含自動創建邏輯）

2、掛載狀態驗證：

// 可在掛載后添加驗證邏輯
if (!Directory.Exists(MountPoint))
{
    throw new Exception("掛載失敗，請檢查diskpart輸出");
}

3、安全增強建議：

// 在設置權限后可以添加隱藏屬性
File.SetAttributes(VhdxPath, FileAttributes.Hidden);

該方案通過以下機制確保VHDX文件安全：

1、物理文件保護：掛載時系統會鎖定VHDX文件

2、權限雙重保障：

NTFS權限阻止未授權寫入
只讀掛載提供運行時保護

3、系統級隔離：虛擬磁盤與宿主系統分離

建議配合Windows Defender的受控文件夾訪問功能，形成多層防御體系。

優化點說明：

１、動態盤符分配：

使用FindAvailableDriveLetter方法自動查找第一個可用盤符（從E到Z）
通過DriveInfo.GetDrives()獲取已用盤符列表
自動跳過已存在的盤符，避免沖突

2、掛載驗證機制：

if (!Directory.Exists($"{driveLetter}:\\")){
    throw new Exception($"掛載到 {driveLetter}: 失敗");}

異常處理增強：

diskpart執行失敗時拋出詳細錯誤
finally塊中確保清理臨時文件
異常時自動嘗試卸載當前盤符

盤符生命周期管理：

使用實例字段_currentDriveLetter跟蹤當前使用的盤符
卸載時明確指定需要卸載的盤符

使用場景示例：

// 首次運行：使用可用盤符（例如F盤）
VhdxBackupManager.ExecuteSafeBackup();


// 再次運行時自動檢測新的可用盤符
// 假設F盤已被其他設備占用，則自動選擇下一個可用盤符
VhdxBackupManager.ExecuteSafeBackup();

擴展建議：

1、盤符偏好設置：

// 可以添加優先盤符設置
char[] preferredLetters = { 'X', 'Y', 'Z' };
foreach (char c in preferredLetters)
{
    if (!usedDrives.Contains(c))
    {
        return c;
    }
}

2、多線程安全：

private static readonly object _driveLock = new object();
// 在FindAvailableDriveLetter方法中加鎖
lock (_driveLock)
{
    // 查找可用盤符的邏輯
}

3、盤符釋放確認：

private static void EnsureDriveUnmounted(char driveLetter)
{
    if (Directory.Exists($"{driveLetter}:\\"))
    {
        throw new InvalidOperationException($"驅動器 {driveLetter}: 仍處于掛載狀態");
    }
}

該方案通過動態盤符管理實現了以下優勢：