杀软的无奈——基础工具篇（一）

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前言

杀软的无奈是我准备开始写的一个新的专题文章，主要用来分享恶意代码分析过程用到的一些方法和工具，以及shellcode编写,shellcode分析，metasploit中的shellcode编码器的实现，编码器特征码定位，编码shellcode绕过杀软检测，基于unicorn检测shellcode编码器等相关的知识。文章中讲的案例会主要集中在linux平台中的ELF文件，但是由于个人的精力和知识水平有限，文章更新的频率和质量不太敢保证。如果有地方写的不太对，希望大佬们能够积极斧正，给与一些指导和帮助。

这是这个系列的第一篇文章，俗话说万丈高楼平地起，我们第一篇主要说一下我觉得非常实用的工具，在之后的文章中我的脚本会基于这些工具开发，并不会再介绍这些基础工具的使用。

 

相关工具的简介

  • Capstone, 全能的反编译框架
  • Keystone, 全能的编译框架
  • IDAPython, 给ida神器再插上翅膀
  • unicorn, 基于qemu的模拟执行框架(unicorn官方版本不支持SMC，我patch了一下相关代码https://github.com/wonderkun/unicorn,建议安装这个版本)
  • flare-emu, 基于unicorn的ida插件，能够快速帮你获取你不想读的代码的执行结果。

 

全能反汇编引擎 Capstone

Capstone是一个非常优秀的反汇编框架，支持多种CPU架构的，而且提供多种语言的api接口，使用起来非常的简单方便，IDA，Radare2，Qemu等著名项目都使用了Capstone Engine。

源码地址:https://github.com/aquynh/capstone.git,官方文档: http://www.capstone-engine.org/lang_python.html

一个简单的例子如下：

from capstone import *

CODE = b"\x55\x48\x8b\x05\xb8\x13\x00\x00"

md = Cs(CS_ARCH_X86, CS_MODE_64)
for i in md.disasm(CODE, 0x1000):
    print("%d\t0x%x:\t%s\t%s\t%s" %(i.id,i.address, i.mnemonic, i.op_str,i.bytes.hex()))

初始化一个Cs类，需要有两个参数，分别是平台和架构模式

md.disasm 函数需要提供两个参数，第一个参数是需要分析的bytes，第二个参数是基地址。返回一个生成器，遍历就可以得到每条指令的对象 CsInsn，它导出了与此条指令相关的很多属性，详细的解释如下：

 

全能的编译引擎 Keystone

与Capstone相对应的，那必然是keystone了，keystone与capstone功能恰好恰好相反，是一个全能的支持多种架构的编译框架。源代码地址https://github.com/keystone-engine/keystone,官方文档地址https://www.keystone-engine.org/docs/tutorial.html。

CODE = b"INC ecx; DEC edx" # separate assembly instructions by ; or \n

try:
    # Initialize engine in X86-32bit mode
    ks = Ks(KS_ARCH_X86, KS_MODE_32)
    encoding, count = ks.asm(CODE)
    print("%s = %s (number of statements: %u)" %(CODE, encoding, count))
except KsError as e:
    print("ERROR: %s" %e)

可以看到，跟Capstone的使用方法非常类似。

 

IDAPython

ida是逆向分析的神器，但是再加上idapython那就是给神器安装上翅膀，非常好用，关于idapython的api使用说明，可以读一下我的学习记录，里面有比较好的学习资料推荐。

 

flare-emu

是fireEye开源的一款基于unicorn，并且直接可以再ida导入使用的代码模拟执行工具，这个工具对于我们利用ida分析恶意代码或者shellcode都非常的有用，特别是复杂的加密算法，或者是恶心的自解密代码。
关于这款工具的使用说明可以参考这篇翻译文章https://wonderkun.cc/2020/03/02/%E7%94%A8%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E6%89%A7%E8%A1%8C%E5%AE%9E%E7%8E%B0Objective-C%E4%BB%A3%E7%A0%81%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%8C%96%E5%88%86%E6%9E%90/
,或者直接看源代码 https://github.com/fireeye/flare-emu，我当时修改了一个python3的版本用于支持ida7.4，
详情见我的githubhttps://github.com/wonderkun/flare-emu。

注意: 在mac平台上，ida默认使用的python并不是是用brew安装的python3，需要手工切换一下，切换方法可以参考https://github.com/wonderkun/flare-emu#intall-on-mac。
pip安装的unicorn可能不支持python3，需要自己编译安装一下unicorn。

 

unicorn

Unicorn 是一款基于qemu模拟器的模拟执行框架，支持Arm, Arm64 (Armv8), M68K, Mips, Sparc, & X86 (include X86_64)等指令集，为多种语言提供编程接口比如C/C++、Python、Java 等语言。Unicorn的DLL 可以被更多的语言调用，比如易语言、Delphi，前途无量。它的设计之初就考虑到线程安全问题，能够同时并发模拟执行代码，极大的提高了实用性。

在后续分析shellcode的过程中，会遇到大量的 self-modify-code，unicorn官方提供的版本是不支持SMC代码的，https://github.com/unicorn-engine/unicorn/issues/820,所以我参照网上的方法patch了一个版本https://github.com/wonderkun/unicorn,建议安装这个版本。就目前来看是够用的，但是官方还没有接受我的pr，具体原因未知。

虚拟内存

Unicorn 采用虚拟内存机制，使得虚拟CPU的内存与真实CPU的内存隔离。Unicorn 使用如下API来操作内存:

  • mem_map
  • mem_read
  • mem_write
    使用uc_mem_map映射内存的时候，address 与 size 都需要与0x1000对齐，也就是0x1000的整数倍，否则会报UC_ERR_ARG 异常。如何动态分配管理内存并实现libc中的malloc功能将在后面的课程中讲解。

    Hook机制

    Unicorn的Hook机制为编程控制虚拟CPU提供了便利。
    Unicorn 支持多种不同类型的Hook。
    大致可以分为(hook_add第一参数，Unicorn常量)：

  • 指令执行类
    • UC_HOOK_INTR
    • UC_HOOK_INSN
    • UC_HOOK_CODE
    • UC_HOOK_BLOCK
  • 内存访问类
    • UC_HOOK_MEM_READ
    • UC_HOOK_MEM_WRITE
    • UC_HOOK_MEM_FETCH
    • UC_HOOK_MEM_READ_AFTER
    • UC_HOOK_MEM_PROT
    • UC_HOOK_MEM_FETCH_INVALID
    • UC_HOOK_MEM_INVALID
    • UC_HOOK_MEM_VALID
  • 异常处理类
    • UC_HOOK_MEM_READ_UNMAPPED
    • UC_HOOK_MEM_WRITE_UNMAPPED
    • UC_HOOK_MEM_FETCH_UNMAPPED
      调用hook_add函数可添加一个Hook。Unicorn的Hook是链式的，而不是传统Hook的覆盖式，也就是说，可以同时添加多个同类型的Hook，Unicorn会依次调用每一个handler。hook callback 是有作用范围的（见hook_add begin参数）。
      python包中的hook_add函数原型如下 
      def hook_add(self, htype, callback, user_data=None, begin=1, end=0, arg1=0):
pass
  • htype 就是Hook的类型，callback是hook回调用；
  • callback 是Hook的处理handler指针。请注意！不同类型的hook，handler的参数定义也是不同的。
  • user_data 附加参数，所有的handler都有一个user_data参数，由这里传值。
  • begin hook 作用范围起始地址
  • end hook 作用范围结束地址，默认则作用于所有代码。

hookcall

不同类型的hook，对应的callback的参数也是不相同的，这里只给出C语言定义。
Python 编写callback的时候参考C语言即可（看参数）。

UC_HOOK_CODE & UC_HOOK_BLOCK 的callback定义

typedef void (*uc_cb_hookcode_t)(uc_engine *uc, uint64_t address, uint32_t size, void *user_data);
  • address: 当前执行的指令地址
  • size: 当前指令的长度，如果长度未知，则为0
  • user_data: hook_add 设置的user_data参数

READ, WRITE & FETCH 的 callback 定义

typedef void (*uc_cb_hookmem_t)(uc_engine *uc, uc_mem_type type,
        uint64_t address, int size, int64_t value, void *user_data);
  • type: 内存操作类型 READ, or WRITE
  • address: 当前指令地址
  • size: 读或写的长度
  • value: 写入的值（type = read时无视）
  • user_data: hook_add 设置的user_data参数

invalid memory access events (UNMAPPED and PROT events) 的 callback 定义

typedef bool (*uc_cb_eventmem_t)(uc_engine *uc, uc_mem_type type,
    uint64_t address, int size, int64_t value, void *user_data);
  • type: 内存操作类型 READ, or WRITE
  • address: 当前指令地址
  • size: 读或写的长度
  • value: 写入的值（type = read时无视）
  • user_data: hook_add 设置的user_data参数
    返回值
    返回真，继续模拟执行
    返回假，停止模拟执行
（完）