【已完结】与字节码解释器比耐心（动态调试）

麻辣鸡翅

0x00前言
如题所言，本次的文章可能比较长，但是内容比较详细，适合新手学习，但是同样考验耐心。这次的文章严格说来是我上一篇文章遗留下来的历史问题，上一篇文章请参考《【又见AES】第十届全国大学生信息安全大赛之逆向--欢迎来到加基森》，同时这篇文章中的字节码解释器与《【i春秋】第十届全国大学生信息安全大赛之逆向--apk题目》有异曲同工之妙。在文章开始之前，我首先要感谢一下@veritas501大神给的一些灵感。
0x01静态分析
本次要分析的代码段位于0x80495C0,如图是IDA还原出的关键伪C代码

这次我们要分析的就是disasm函数（这是改过的函数名，位于0x80495C0,），在分析这个函数之前，我们需要先分析一下传入的参数v4，图中已高亮显示，很容易看出v4可能是一个长度为4的数组（下标为0的变量存放一个数组的首地址，这个数组是一个指令集，其他3个我们在动态调试中说明）
disasm函数里面是一个有大量分支的switch分支语句，这里截取部分

0x02动态分析
在这里我是用的是Ubuntu虚拟机（该文件是ELF程序）+IDA，这里输入以0123456789012345为例，直接断点到0x0804964A(call    disasm)


此时传入的参数位于栈顶

然后在Hex View中查看内存

选中的部分就是v4[0],紧跟的三个不为零的数据分别是v4[1],v4[2],v4[3]
v4[1]存放的地址指向（其实也是一个数组）

v4[2]存放的地址指向（虽然现在指向数组尾，但是后面会发现这是一个数据临时存放区）

v4[3]存放的地址指向（待处理的数据）

v4与其解析为一个数组，不如解析为一个结构体来的简洁明了
[C] 纯文本查看 复制代码struct code_vm{    unsigned int *code_ip;    unsigned int *array;    unsigned int temp;    unsigned int *input;}code_vm;
这时我们把v4转换为code_vm,其中code_ip(等同v4[0])保存指令集的游标，array(等同v4[1])保存一个数组（保存一些数据）的头地址，temp(等同v4[2])保存临时数据，input(等同v4[3])指向待处理的数据头
了解了这些内容，我们开始分析disasm函数

进入后，获取code_ip游标处的数据（寄存器ebx即为code_ip）
字节码0x64
此时读取1个字节（0x64）后保存到eax中，然后再减去0xC(十进制12)，最后我们得到0x64,然后又与0xF3(0xFF-0xC)比较，这个比较并没有什么重要作用，这里我们可以忽略

向下单步跟进开始跳转

接下来获取code_ip+1和code_ip+2处的数据0和0，由于都是0所以不好辨别
继续单步进入call switch_64(同样段名经过了修改)

这里有个判断，大于7的话就会跳走，但是这里一般不会跳走，先不管它（后面讲解）
往下ecx被赋值4

继续单步往下走进入call get_array(同样改过名字)

执行操作ecx=ecx-1,此时ecx=3,然后与3比较，大于3就跳转
紧接着下面是mov eax,[eax+4]，在执行之前有

此时eax指向图2中指向的位置(code_ip)，由于该程序为32位，寄存器都是32位的，也就是4个字节，那么eax+4就是图3指向的位置(array)，那么等同于eax=array
继续往下，ecx被赋值，但是赋值的结果与ecx有关，我们定位到dword_80BDA30，

这是一个长度为4的数组，所以才有了前面与3比较的过程，是为了检测是否数组越界
这里要使用的是下标为3的数据，也就是0xFFFFFFFF,那么就有ecx=0xFFFFFFFF
紧接着就是一个ADD操作

此时寄存器里的数据如上图，有ecx=ecx and array[edx]即ecx=array[edx]
最后有eax=array[edx],此时段名最好改为get_array,以便识别

跳出get_array段后，往下走又是一个get_array(图1)
这时我们注意到有两个与7比较的指令（同样是检测数组越界，这里就可以推断出array的长度为8），一个是esi,另一个是ebp,看我标出的红箭头，esi就是第一个参数*（code_ip+1），ebp是第二个参数*（code_ip+2），由于都为0所以不是很好分辨
第一个get_array的返回值给了ebx
第二个get_array的返回值存放于eax
后面就是ebx=ebx^eax，即ebx=array[*(code_ip+1)]^array[*(code_ip+2)]
往下走，进入call set_array(同样修改了名字)

这里分别有xor,and,xor，eax异或了两次，所以与eax无关，最后有eax=ecx
edx=array
最后有array[*(code_ip+1)]=array[*(code_ip+1)]^array[*(code_ip+2)]

code_ip+=3
整理后有

运行输出和内存数据对比，主要看array，现在对比还不明显

字节码0xD9
再次读取一个字节0xD9


这个就比较简单了

根据分析有temp=*(code_ip+1)
整理后有

程序输出和内存数据对比


字节码0xBF
再往下走就是0xBF

继续进入call

在这里有edx=*(code_ip+1)
code_ip-=1
ebx=temp
temp=ebx+0x10=temp+0x10
再往下就是set_array
这里不再进入，分析后，有array[edx]=ebx
最后整理后有

输出结果与内存数据对比

向下走又是0xD9

这里不再赘述，直接给出输出结果和内存数据的对比

再次走到switch跳转处，0xBF

输出结果和内存数据对比

字节码0xB7

再次走到switch跳转处，0xB7

首先获取了*(code_ip+1),*(code_ip+2)分别为0,2

一般检测后，调用了get_array
执行后esi=array[*(code_ip+1)]

这里再次调用get_array
执行后eax=array[*(code_ip+2)]
往下走

在这里，eax如果小于等于esi都会跳走，这里没有跳走
没有跳走直接将array[7]置0
整理后有

将输出结果与内存数据对比

字节码0x67
走到switch跳转处，0x67


根据上图有ecx=array[7]
如果ecx==0,就有code_ip+=5
否则会跳走，这里没有跳走，所以我们不再分析跳走的情况
整理后有

输出结果与内存数据对比

字节码0x65
走到switch跳转处，0x65

走到关键代码处

首先eax=*(code_ip+1)=0
进入call

这里再次遇到get_array
那么就有eax=array[*(code_ip+1)]
往下走

这里是edx=code_ip-1
往下走

在这里ecx=edx
所以最终有*(code_ip+4)=eax=array[*(code_ip+1)]
整理后有

输出结果与内存数据对比

字节码0x7E
走到switch跳转处，0x7E

走到关键代码处


同样获取*(code_ip+1)和*(code_ip+2)分别是3,0
进入call

在这里，ebx=input[*(code_ip+2)],从这里就开始对input进行操作了
这里同样注意code_ip+=3
下面调用set_array
通过跟进有array[*(code_ip+1)]=input[*(code_ip+2)]
整理后有

对比输出结果与内存数据

走到switch跳转处，0x65

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x7E

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x64

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x65

对比输出结果和内存数据

字节码0x77
走到switch跳转处，0x77


首先是获取*(code_ip+1)和*(code_ip+2)分别是3,0
走到关键代码处

这里再次看见了get_array
eax=array[*(code_ip+1)]

这里有input[*(code_ip+2)]=eax
整理后有

对比输出结果和内存数据


到目前为止，我们终于看到了数据被操作，这里可以很容易看出数据处理逻辑是
input[0]=input[0]^input[0x10]
同样也可以得到一个假设，在执行0x77时就会修改input数据
走到switch跳转处，0xD9

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0xBF

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0xD9

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0xBF

对比输出结果和内存数据

字节码0x79
走到switch跳转处，0x79

走进去看

获取了*(code_ip+1)和*(code_ip+2)分别是3,0
进入call

这里调用了两次get_array,有ebx=array[*(code_ip+1)]
eax=array[*(code_ip+2)]

这里有ebx-=eax
调用set_array,array[*(code_ip+1)]=ebx
整理后有

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x79

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x65

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x7E

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x65

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x7E

对比输出结果和内存数据

这时已将input[0xF],input[0xE]放入了array中
走到switch跳转处，0x64

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x65

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x77

对比输出结果和内存数据


这里的数据处理逻辑是input[0xE]^=input[0xF]
所以在这里可以做个假设，假设处理整个逻辑是
input[index]^=input[0x10+index]（1）
input[0xE-index]^=input[0xF-index]（2）
index是从0开始的，但是不清楚i到那里结束，在这里我们也可以猜想一下
可以看出第一个式子最多可以执行0xF次，第二个式子最多可以执行0xE次
所以i的结束条件可以是0xF，也可以是0xE
毕竟这些都是猜想，需要验证是否正确
这中题目类似于找规律，求归纳式子
那么要找规律就必须至少验证两次循环了
所以我们要验证处理过程是否正确，就需要再跟进一次循环过程
下面继续分析
字节码0x00
走到switch跳转处，0x00

进入跳转

这里获取了*(code_ip+1)是0
进入call

这里面调用了get_array和set_array
分析有
eax=array[*(code_ip+1)]
esi=eax+1
array[*(code_ip+1)]=esi
整理后有

对比输出结果和内存数据

走到switch跳转处，0x00

对比输出结果和内存数据

字节码0xA0
走到switch跳转处，0xA0

进入跳转

到这里，eax=0x0FFFFFFAA=-86(十进制)
eax=edx-89
这里就可以理解为回到了循环的开始
整理后有

对比输出结果和内存数据

接下来，我们分析一下执行的流程
程序在0xA0处回到了循环的开始
那么0xA0就可以作为一次循环结束的标志
然后我们通过修改我们编写的程序来进行模拟循环的执行流程
于是我们可以有

仔细观察，我们可以发现两次循环有相同的执行流程
我们设置可以查看循环3次，4次的输出结果，会更加明显

这是我们发现第二次，第三次，第四次循环的流程是一模一样的
那么我们假设的归纳式子就是成立的了
但是我们还是不知道结束的标志在哪里
其实细心的朋友可能已经知道了
i应该执行到0xE就结束，为什么呢？
我们仔细分析了12个有用的字节码，而其他的都是根本用不到的
而这里面的操作都是不同的
那么哪个操作码是判断结束的呢？
我们可以大致浏览一下每个字节码的作用
[C] 纯文本查看 复制代码            case 0u:                printf("0x00->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)]++;                codeVM->code_ip+=2;                break;            case 0x64u:                printf("0x64->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)]^=codeVM->array[*(codeVM->code_ip+2)];                codeVM->code_ip+=3;                break;            case 0x65u:                printf("0x65->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                *(codeVM->code_ip+4)=codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)];                codeVM->code_ip+=2;                break;            case 0x67u:                printf("0x65->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                if(codeVM->array[7]==0){                    codeVM->code_ip+=5;                }                break;            case 0x77u:                printf("0x77->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->input[*(codeVM->code_ip+2)]=codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)];                codeVM->code_ip+=3;                break;            case 0x79u:                printf("0x79->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)]-=codeVM->array[*(codeVM->code_ip+2)];                codeVM->code_ip+=3;                break;            case 0x7Eu:                printf("0x7E->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)]=codeVM->input[*(codeVM->code_ip+2)];                codeVM->code_ip+=3;                break;            case 0xA0u:                printf("0xA0->");                if(icode_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->code_ip-=0x100-*(codeVM->code_ip+1);                i++;                break;            case 0xB7u:                printf("0xB7->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                if(codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)]array[*(codeVM->code_ip+2)]){                    codeVM->array[7]=0;                }else{                    return;                }                codeVM->code_ip+=3;                break;            case 0xBFu:                printf("0xBF->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->array[*(codeVM->code_ip+1)]=codeVM->temp;                codeVM->temp+=0x10;                codeVM->code_ip+=2;                break;            case 0xD9u:                printf("0xD9->");//                printf("\t%X %X\n",*(codeVM->code_ip+1),*(codeVM->code_ip+2));                codeVM->temp=*(codeVM->code_ip+1);                codeVM->code_ip+=5;                break;        }
经过分析我们可以看到在字节码0xB7处，有一个判断，我们可以看一下它需要的参数
我们单独输出0xB7的参数

这是执行三次循环后的输出，我们发现参数是固定的，都是0和2
那么array[0]和array[2]，里面又是什么呢？我们同样把它们输出

<font face="微软雅黑"><font size="4"><font color="#000000">这样的话就十分清晰了,那么就有index