x86汇编指令脚本虚拟机
原文链接 https://waruqi.github.io/2016/07/26/x86-script-instruction-virtual-machine.cn/
注:以下为加速网络访问所做的原文缓存,经过重新格式化,可能存在格式方面的问题,或偶有遗漏信息,请以原文为准。
简介
这是一个可以直接解释执行从ida pro里面提取出来的x86汇编代码的虚拟机。
非常精简,整体架构上不能跟那些成熟的虚拟机相比,主要目标是够用、能用、轻量就行,如果觉得代码架构设计的不是很好的话,也不用过于吐槽哈。。
虽然我还有写过两个比较成熟的虚拟机项目(jvm和avm),虽然架构上比这个更完善,更容易扩展,功能也更强大
但是毕竟是给公司写的,没法拿出来分享。。
背景
先说说,为什么要写这个东西。。
之前有段时间,我在用ida逆向分析某些程序的算法,并且要把它提取出来将其跨平台运行,这个时候我首先考虑到是ida的F5插件
毕竟这个可以直接反成c/c++代码,还是很强大的,基本上98%的x86汇编代码,我在通过f5还原成c/c++代码后,都能正常运行。
原本我以为可以万事大吉了,不过就在当我沾沾自喜的时候,发现其中某个汇编函数的c代码,死活就是运行不正常,输出结果不对。
而且那个函数偏偏代码量出奇的大,光c代码就有上万行,而且里面还对数据结构和明文都做了变换和加密,要是慢慢调试的话,得痛苦死。。哎。。
没办法,只好另想出路,既然ida还原c有时候不一定完全准确,但是其汇编代码的准确度还是可以保证的,并且从ida中提取的汇编代码 基本上,不用怎么改,就能编译通过,因此,我先验证了下直接编译汇编代码,运行看看结果对不对。。
结果跟我想的一样,是ok的。。那么问题来了。。
既然汇编运行结果正常,那怎么把它整成跨平台运行呢,直接从编译后x86的指令集进行模拟?工作量有点大,得不偿失。。
有没有取巧些办法呢?当然有,那就是直接解析和运行源码级的x86汇编代码,相当于写个轻量级的精简版x86的脚本虚拟机,来把它运行起来。。
听上去,貌似更麻烦了,其实由于这里只要能够跑通部分需要的汇编指令就行了,因此写个精简版的还是很方便,不需要多少工作量
我前前后后,也就花了一个礼拜就搞定了,非常精简,当然也不完善(也没必要哈,不能跟那些大部头相比)
我的目标就是够用就行,因此我写的差不多厚,就尝试去加载之前有问题的汇编代码,如果发现有指令没实现,那就去实现它,直到跑通为主。。
最后测试结果:
可以正常跑通那个十几万行的汇编代码,并且在arm下运行的性能还算ok,至少满足我的个人需求了。。: )
特性
- 跨平台运行支持,可以在windows、linux、macosx以及android, ios上运行x86的汇编代码。。
- 支持常用x86汇编指令(例如,逻辑操作,跳转,循环,调用,压栈等指令)
- 支持函数间跳转,以及第三方api调用
- 支持参数传入,以及运行结束后,返回值的获取
- 虚拟机的运行粒度为单个函数,函数间的跳转可以通过多个虚拟机实例来完成(轻量的,性能影响不大)
- 支持线程安全
- 暂时不支持arm64,只能在32位下运行(有兴趣的同学可以自行修改)
例子
我们先从ida中提取一段汇编代码,这段汇编主要是printf
库函数打印外部传入的数值
sub_hello proc near
arg_0 = dword ptr 8
.data
format db \"hello: %x\", 0ah, 0dh, 0
off_5A74B0 dd offset loc_6B2B50 ; DATA XREF: sub_589100+1832
dd offset loc_58A945 ; jump table for switch statement
.code
; hi
push ebp ;hello
mov ebp, esp
loc_6B2B50: ; CODE XREF: sub_6B2B40+8
push eax
mov eax, [ebp+arg_0]
push eax
mov eax, offset format
push eax
call printf
add esp, 4
pop eax
mov ecx, 1
jmp ds:off_5A74B0[ecx*4]
loc_58A945:
push eax
mov eax, [ebp+arg_0]
push eax
mov eax, offset format
push eax
call printf
add esp, 4
pop eax
end:
mov esp, ebp
pop ebp
retn
sub_hello endp
如果用c来调用的话,就是
sub_hello(31415926);
输出结果:
hello: 31415926
hello: 31415926
接下来我们把这段汇编直接放到我们的虚拟机里面执行:
static tb_void_t vm86_demo_proc_exec_hello(tb_uint32_t value)
{
// 上述汇编代码的字符串表示
static tb_char_t const s_code_sub_hello[] =
{
"sub_hello proc near \n\
arg_0 = dword ptr 8 \n\
.data \n\
format db \"hello: %x\", 0ah, 0dh, 0 \n\
\n\
off_5A74B0 dd offset loc_6B2B50 ; DATA XREF: sub_589100+1832 \n\
dd offset loc_58A945 ; jump table for switch statement \n\
\n\
.code \n\
; hi\n\
push ebp ;hello \n\
mov ebp, esp \n\
\n\
loc_6B2B50: ; CODE XREF: sub_6B2B40+8\n\
push eax \n\
mov eax, [ebp+arg_0] \n\
push eax \n\
mov eax, offset format \n\
push eax \n\
call printf \n\
add esp, 4 \n\
pop eax \n\
\n\
mov ecx, 1\n\
jmp ds:off_5A74B0[ecx*4]\n\
\n\
loc_58A945:\n\
push eax \n\
mov eax, [ebp+arg_0] \n\
push eax \n\
mov eax, offset format \n\
push eax \n\
call printf \n\
add esp, 4 \n\
pop eax \n\
\n\
end:\n\
mov esp, ebp \n\
pop ebp \n\
retn \n\
sub_hello endp \n\
"
};
// 定义一个虚拟机
vm86_machine_ref_t machine = vm86_machine();
if (machine)
{
// 锁定虚拟机,保证线程安全(这个根据需要,可选)
tb_spinlock_ref_t lock = vm86_machine_lock(machine);
tb_spinlock_enter(lock);
// 获取虚拟机的堆栈
vm86_stack_ref_t stack = vm86_machine_stack(machine);
// 编译上面的汇编代码,并生成一个过程对象的引用
vm86_proc_ref_t proc = vm86_text_compile(vm86_machine_text(machine), s_code_sub_hello, sizeof(s_code_sub_hello));
if (proc)
{
// 添加汇编里面需要调用到的外部库函数
vm86_machine_function_set(machine, "printf", vm86_demo_proc_func_printf);
// 初始化调用参数
vm86_stack_push(stack, value);
// 执行这个汇编代码
vm86_proc_done(proc);
// 恢复堆栈,获取返回值(这里是void的,传null就行了)
vm86_stack_pop(stack, tb_null);
}
// 解锁虚拟机
tb_spinlock_leave(lock);
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
// 执行这个汇编函数:sub_hello(0x31415926)
vm86_demo_proc_exec_hello(0x31415926);
}
如果ok,那么输出结果当然也是:
hello: 31415926
hello: 31415926
源码
编译
需要先安装xmake
在 macosx 上编译
$ sudo brew install xmake
$ xmake f -a i386
$ xmake
在 linux 上编译
$ git clone https://github.com/waruqi/xmake.git
$ cd xmake
$ sudo ./install
$
$ cd vm86
$ xmake f -a i386
$ xmake
在 windows 上编译
下载 https://github.com/waruqi/xmake/archive/master.zip
解压运行里面的 install.bat 安装xmake后进行编译:
$ xmake
编译android版本
$ cd vm86
$ xmake f -p android --ndk=/xxx/ndk
$ xmake
运行
运行测试程序:
$ xmake r demo
后话
最后,在项目的idc目录下,有两个脚本工具:export_function.idc
和 export_data.idc
可以用来辅助我们从ida中导出指定的汇编函数和数据