易盛娱乐逆向之虚拟机保护_偃师民声网

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考试周终于过去了,是时候又要开始学习了。所以就研究下逆向中的虚拟机保护技术,下面记录下学习的过程以及一些收获。

基础概念

逆向中的虚拟机保护是一种基于虚拟机的代码保护技术。它将基于x86汇编系统中的可执行代码转换为字节码指令系统的代码,来达到不被轻易逆向和篡改的目的。简单点说就是将程序的代码转换自定义的操作码(opcode),然后在程序执行时再通过解释这些操作码,选择对应的函数执行,从而实现程序原有的功能。

vm_start:

虚拟机的入口函数,对虚拟机环境进行初始化

vm_dispatcher:

调度器,解释opcode,并选择对应的handle函数执行,当handle执行完后会跳回这里,形成一个循环。

opcode :

程序可执行代码转换成的操作码

虚拟机执行的基本流程

实现一个小型的虚拟机

这里我通过实现一个简化版的小型虚拟机来加深对虚拟机的认识,语言用的是C语言。

要想实现虚拟机的话需要完成两个目标:

  1. 定义一套opcode

  2. 实现opcode的解释器

opcode只是一个标识,可以随便定义,这里我定义了4条指令,每条指令分别对应着一个字节的字节码。而opcode的解释器是用来对opcode进行解释,从而选择对应的handle函数执行。

定义opcode

enum opcodes {     MOV = 0xf1,     XOR = 0xf2,     RET = 0xf4,     READ = 0xf5, }; 

因为我只是为了理解,所以就只定义了几个常用指令。这里我用了共用体来定义opcode,比较方便。

实现解释器

opcode定义完后,就可以开始实现解释opcode的解释器了。解释器我们需要实现一个虚拟环境以及各个opcode对应的handle函数。虚拟环境则是真实物理机的一个虚拟,是自己定义的字节码运行的环境。

一些关键的结构体

vm_cpu
typedef struct vm_cpus {     int r1; 虚拟寄存器r1     int r2; 虚拟寄存器r2     int r3; 虚拟寄存器r3     unsigned char *eip; 指向正在解释的opcode的地址     vm_opcode op_list[OPCODE_N];    opcode列表,存放了所有的opcode及其对应的处理函数 }vm_cpu; 
vm_opcode
typedef struct {     unsigned char opcode;     void (*handle)(void *);  }vm_opcode; 

其中 r1-r3是我定义的通用寄存器,用来传参或者是存放返回值,eip指向正在解释的opcode的地址,op_list则存放了所有opcode及其对应的handle函数。

实现了虚拟环境后就可以开始实现解释器了。解释器的功能就是对opcode解析,选择相应的handle函数,并且将相应的参数传递给handle函数。由handle函数来解释执行一条指令

关键函数

vm_init
void vm_init(vm_cpu *cpu)   //初始化虚拟机环境 {     cpu->r1 = 0;     cpu->r2 = 0;     cpu->r3 = 0;     cpu->eip = (unsigned char *)vm_code;    //将eip指向opcode的地址      cpu->op_list[0].opcode = 0xf1;     cpu->op_list[0].handle = (void (*)(void *))mov; //将操作字节码与对应的handle函数关联在一起      cpu->op_list[1].opcode = 0xf2;     cpu->op_list[1].handle = (void (*)(void *))xor;      cpu->op_list[2].opcode = 0xf5;     cpu->op_list[2].handle = (void (*)(void *))read_;      vm_stack = malloc(0x512);     memset(vm_stack,0,0x512); } 
vm_start
void vm_start(vm_cpu *cpu) {     /*     进入虚拟机     eip指向要被解释的opcode地址     */     cpu->eip = (unsigned char*)opcodes;     while((*cpu->eip)!= RET)//如果opcode不为RET,就调用vm_dispatcher来解释执行     {         vm_dispatcher(*cpu->eip);     } } 
vm_dispatcher
void vm_dispatcher(vm_cpu *cpu) {     int i;     for(i=0 ; i < OPCODE_N ; i++)     {         if(*cpu->eip == cpu->op_list[i].opcode)          {             cpu->op_list[i].handle(cpu);             break;         }     }  } 
handles
void mov(vm_cpu *cpu);       void xor(vm_cpu *cpu);      //xor flag void read_(vm_cpu *cpu);    //call read ,read the flag  void xor(vm_cpu *cpu) {       int temp;     temp = cpu->r1 ^ cpu->r2;     temp ^= 0x12;     cpu->r1 = temp;     cpu->eip +=1;                //xor指令占一个字节              }  void read_(vm_cpu *cpu) {      char *dest = vm_stack;     read(0,dest,12);           //用于往虚拟机的栈上读入数据     cpu->eip += 1;            //read_指令占一个字节   }  void mov(vm_cpu *cpu) {     //mov指令的参数都隐藏在字节码中,指令表示后的一个字节是寄存器标识,第二到第五是要mov的数据在vm_stack上的偏移     //我这里只是实现了从vm_stack上取数据和存数据到vm_stack上     unsigned char *res = cpu->eip + 1;  //寄存器标识     int *offset = (int *) (cpu->eip + 2);    //数据在vm_stack上的偏移     char *dest = 0;     dest = vm_stack;       switch (*res) {         case 0xe1:             cpu->r1 = *(dest + *offset);             break;              case 0xe2:             cpu->r2 = *(dest + *offset);             break;              case 0xe3:             cpu->r3 = *(dest + *offset);             break;             case 0xe4:         {             int x = cpu->r1;             *(dest + *offset) = x;             break;          }     }          cpu->eip += 6;     //mov指令占六个字节,所以eip要向后移6位 } 
要执行的伪代码

解释器到这就实现完了。接下来是要将想要实现功能的伪代码转成自定义的opcode,伪代码的功能是从标准输入中读取12个字节的字符串,然后将读入的字符串每个字符与0x0还有0x12进行异或,并且将结果存储在虚拟机的栈上。写出来大致就是下面这样子

/*     call read_     MOV R1,flag[0]     XOR     MOV R1,0x20;    //这是将R1的值送到vm_stack+0x20的位置,后面的同上     MOV R1,flag[1]     XOR     MOV R1,0x21;     MOV R1,flag[2]     XOR     MOV R1,0x22     MOV R1,flag[3]     XOR     MOV R1,0x23;     MOV R1,flag[4]     XOR     MOV R1,0x24;     MOV R1,flag[5]     XOR     MOV R1,0x25;     MOV R1,flag[6]     XOR     MOV R1,0x26;     MOV R1,flag[7]     XOR     MOV R1,0x26     MOV R1,flag[7]     XOR     MOV R1,0X27     MOV R1,flag[7]     XOR     MOV R1,0x28     MOV R1,flag[7]     XOR     MOV R1,0X29      MOV R1,flag[7]     XOR     MOV R1,0x2A     MOV R1,flag[7]     XOR        MOV R1,0x2b */ 

将它转换成对应的字节码,然后用解释器去解释执行就可以实现伪代码的功能。

unsigned char vm_code[] = {     0xf5,     0xf1,0xe1,0x0,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x20,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x1,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x21,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x2,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x22,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x3,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x23,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x4,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x24,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x5,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x25,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x6,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x26,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x7,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x27,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x8,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x28,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0x9,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x29,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0xa,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x2a,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0xb,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x2b,0x00,0x00,0x00,     0xf1,0xe1,0xc,0x00,0x00,0x00,0xf2,0xf1,0xe4,0x2c,0x00,0x00,0x00,     0xf4 }; 

至此,一个简化版的小型虚拟机就实现完了。我在虚拟机中实现了对输入字符串简单的异或加密,并将加密后的值存储到指定位置。我觉得这个过程是十分有意义的,让我加深了对虚拟机保护的了解。因为能力有限,所以就只实现了一个很简单的小型虚拟机。虚拟机相关的题目还没有做,等有时间再去做一下。

最后将代码放在附件上,有需要的可以下载。