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使用Binary Ninja去除ollvm流程平坦混淆
本文为看雪论坛精华文章
看雪论坛作者ID：krash
流程平坦化混淆是ollvm里面最难还原，最影响分析效率的一个混淆pass，最近花了点时间，终于把它搞掉了。
刚开始是打算使用IDA的微码进行反混淆，搜到了Rolf Rolles大佬的HexRaysDeob。
https://github.com/RolfRolles/HexRaysDeob
还有它的Python版本PyHexRaysDeob。
https://github.com/idapython/pyhexraysdeob
研究了下发现微码API确实是太难用了，而且很多分析好像都得自己做，所以我暂时放弃该方案。
随后转到了binja，发现这篇文章Dissecting LLVM Obfuscator Part 1
https://rpis.ec/blog/dissection-llvm-obfuscator-p1/
貌似简单可行，修改了下，用无名侠大佬基于Unicorn 的ARM64 OLLVM反混淆帖子的样本跑，失败了。
https://bbs.pediy.com/thread-252321.htm
看来还是得自己干。
下文中反混淆用的样本是无名侠的libvdog.so(vdog)和自己编译的另外一个小程序(cff)。
反混淆主要分两步：分析和修复。
state_var = n;
while(1) {
switch (state_var) {
case x:
code_region_x
case y:
code_region_y
case z:
code_region_z
case ...
}
}
switch语句各case的入口, 出口基本块.即上面各个case对应的代码区域(code_region_xxx).
case编号和case入口对应关系
各case出口的跳转目标case.对于条件跳转,我们还得知道真假分支和目标case的对应关系.
vdog中的代码：
44 @ 00070680 uint64_t x8_1 = zx.q(x9.w9)
45 @ 00070684 if (cond:4_1) then 10 @ 0x704f0 else 47 @ 0x70688
因为llvm在给switch生成代码时，据我观察，在无法使用跳转表的情况下，会转到使用二分查找实现，查找到最后一般都会有这么一条测试case编号的指令。
105 @ 000707c4 uint64_t x8_1 = 0xc88d21cd
106 @ 000707c8 goto 10 @ 0x704f0
135 @ 00070868 if (cond:12_1) then 144 else 146
---
144 @ 00070868 uint64_t x8_1 = 0x91c5439 ; 真分支
145 @ 00070868 goto 155 @ 0x7086c ; 跳转到分发器
---
146 @ 00070868 uint64_t x8_1 = 0xf291f0e9 ; 假分支
147 @ 00070868 goto 155 @ 0x7086c ; 跳转到分发器
il_bb = state.il_basic_block
assert len(il_bb.incoming_edges) <= 1
if len(il_bb.incoming_edges) == 1:
return il_bb.incoming_edges[0].type == BranchType.TrueBranch
else:
return True
63 @ 0000081c uint64_t x7_1 = 0xd40c7864
64 @ 00000820 uint64_t x20 = zx.q(x1.w1)
65 @ 00000824 if (cond:5_1) then 16 @ 0x768 else 76 @ 0x828
314 @ 00070e58 uint64_t x8_1 = zx.q(x9.w9)
315 @ 00070e5c if (cond:60_1) then 10 @ 0x704f0 else 320 @ 0x70e64
上面两个问题我在代码里面都有处理，有兴趣可以参考代码。
即使没有处理也没有关系，我反混淆的修复是保守的，对于无法处理的情况,仍然会走原来逻辑，只是最终反混淆效果会差一点。
patch二进制
处理编译器优化移动的代码
>>>> patch二进制
patch二进制
之前考虑使用IDA微码进行反混淆，这是最主要的原因。
llvm-deobfuscator是把混淆框架代码作为空洞使用。
而我反混淆目标是为了在IDA中，使用他的反编译器进行静态分析，不需要创建一个新的可执行的二进制，所有我是用IDA创建一个新的代码段来存放patch代码。
这种处理方法能让我保留原来的分发器，有意的保留分发器，可以在未识别到真实后继基本块或者case出入口的情况下，走原来分发器流程。
如果所有状态的后继都被我处理了，分发器就变成不可达代码，IDA的反编译器会自动把它优化掉。
>>>> 处理编译器优化移动的代码
处理编译器优化移动的代码
如下函数：
{
int state_var = 0;
while(1) {
switch (state_var) {
case 0: {
puts("enter case 0");
state_var = 1;
break;
}
case 1: {
puts("enter case 1 or 2");
puts("enter case 1");
state_var = 2;
puts("exit case 1 or 2");
break;
}
case 2: {
puts("enter case 1 or 2");
puts("enter case 2");
state_var = 3;
puts("exit case 1 or 2");
break;
}
case 3: {
puts("enter case 3");
state_var = 4;
break;
}
}
if (state_var == 4) {
break;
}
}
}
{
int state_var = 0;
while(1) {
switch (state_var) { // 分发器入口
case 0: {
puts("enter case 0");
state_var = 1;
break;
}
case 1: case 2: {
puts("enter case 1 or 2"); // 1, 如何处理这部分代码?
if (state_var == 1) {
puts("enter case 1"); // case 1 入口
state_var = 2;
} else {
puts("enter case 2"); // 2, 用上文提到的方法只能识别到case 1的入口, 怎么确定这是case 2的入口?
state_var = 3;
}
puts("exit case 1 or 2"); // 3, 如何处理这部分代码?
break;
}
case 3: {
puts("enter case 3");
state_var = 4;
break;
}
}
if (state_var == 4) {
break;
}
}
}
拷贝从分发器入口，到case入口的所有代码到patch代码区域，并在执行case代码前，执行这些复制过来的指令。
同样的，在离开case时，拷贝case出口到分发器入口所有代码到patch代码区域，并在执行后继case代码前，执行这些复制过来的指令。
当前反混淆方案会在进入case 1之后，由于state 2对应case 2的入口没有识别到，控制流会重新进入分发器，从分发器进入case 2。
CSET W9, GT
EOR W8, W9, W8
TBNZ W8,
CBZ W0, to_dispatcher ; 出口2
...
CMP W8,
MOV W8,
CSEL W24, W24, W8, EQ
B to_dispatcher ; 出口3
while(1) {
switch (state_var) {
....
case x: {
state_var = next_case; // 设置跳转目标
// 真实后继case只有一个, 但这个case有多个出口
if (cond) {
puts("exit 1");
break;
}
puts("exit 2");
break;
}
....
}
找到case的所有出口
patch case 的出口，使其跳转到我们的path代码
拷贝patch case 出口时覆盖掉的指令到patch代码区域
拷贝case出口到分发器入口所有代码到patch代码区域
拷贝从分发器入口，到case入口的所有代码到patch代码区域
使用汇编器，生成从patch代码到真实目标跳转指令
tbnz w8, #0, to_dispatcher ; 出口1
cont:
cbz w0, to_dispatcher ; 出口2
b patch_code ; 跳转到我们的patch代码
cont:
cbz w0, to_dispatcher ; 出口2
; patch 代码区域
patch_code:
tbnz w8, #0, to_case_entry ; 准备进入真实目标
b cont ; 返回
to_case_entry:
patch时覆盖掉的指令
离开当前基本块到进入分发器的所有指令
离开分发器到目标case的所有指令
跳转到目标case
csel w7, w15, w14, eq
mov w20, w0
b to_dispatcher
mov w20, w0
b patch_code
; patch代码区域
patch_code:
cbnz w7, true_branch (0x8)
cbz w7, false_branch
true_branch:
patch时覆盖掉的指令
离开当前基本块到进入分发器的所有指令
离开分发器到真分支入口的所有指令
跳转到真分支
false_branch:
patch时覆盖掉的指令
离开当前基本块到进入分发器的所有指令
离开分发器到假分支的所有指令
跳转到假分支
分发器入口代码：
MOV W19, W7
CMP W19, W10
从函数入口到真实后继的修复代码：
MOV W0, W20 ; 复制的dispatcher代码
MOV W19, W7
CMP W19, W10
CMP W19, W11
CMP W19, W8
MOV W7, W19
MOV W20, W0
B loc_7D0 ; 0x2495548b 的后继
B loc_704F0 ; 跳转到分发器
STR W9, [X19,
MOV W9, W8 ; 分发器指令
CMP W9, W27
CMP W9, W23
CMP W9, W26
CMP W9, W20
MOV W8,
CMP W9, W8
...
MOV W8,
CMP W9, W8
MOV W8, W9
B loc_707E0 ; 0x667472c5对应的case入口
LDR X8, [X19,#0x80]
MOV W8, #0x6FA40FC9
LDR W9, [X19,#0x18] ; 该指令将被覆盖
; 下落到0x000704dc
STR W9, [X19,#0x1C]
B loc_704F0 ; 跳转到分发器
LDR X8, [X19,#0x80]
MOV W8, #0x6FA40FC9
B loc_4006800 ; 跳转到修复代码, 这里覆盖掉了原始指令 LDR W9, [X19,#0x18]
LDR W9, [X19,
STR W9, [X19,
MOV W9, W8 ; 复制分发器代码
CMP W9, W27
CMP W9, W23
CMP W9, W26
CMP W9, W20
MOV W8,
CMP W9, W8
...
MOV W8,
CMP W9, W8
MOV W8, W9
B loc_70778 ; 0x6fa40fc9的后继
所有代码和样本也可从github下载：ollvm-breaker
我修复了vdog五个函数：
__attribute((__annotate__(("fla"))))
__attribute((noinline))
{
unsigned int mod = n % 4;
unsigned int result = 0;
if (mod == 0) result = (n | 0xBAAAD0BF) * (2 ^ n);
else if (mod == 1) result = (n & 0xBAAAD0BF) * (3 + n);
else if (mod == 2) result = (n ^ 0xBAAAD0BF) * (4 | n);
else result = (n + 0xBAAAD0BF) * (5 & n);
return result;
}
{
unsigned int v2; // [xsp+Ch] [xbp-14h]
v2 = n & 3;
if ( (n & 3) == 0 )
return (n | 0xBAAAD0BF) * (n ^ 2);
if ( v2 == 1 )
return (n & 0xBAAAD0BF) * (n + 3);
if ( v2 == 2 )
return (n ^ 0xBAAAD0BF) * (n | 4);
return (n - 1163210561) * (n & 5);
}
{
int v2; // w9
_JNIEnv *v3; // x1
_BOOL4 v5; // w8
crazy *v6; // x0
int v7; // w8
crazy *v8; // x0
_JNIEnv *v9; // x1
const char *v10; // x0
_JNIEnv *v12; // x1
crazy *v13; // x0
char *v14; // x0
const char *v15; // x0
crazy *v16; // x0
_JNIEnv *v17; // x1
int v18; // w0
crazy *v19; // x8
unsigned int v20; // w0
crazy *v21; // x0
__int64 v23; // [xsp-FD0h] [xbp-1240h]
__int64 v24; // [xsp-FC0h] [xbp-1230h]
__int64 v25; // [xsp-FA0h] [xbp-1210h]
__int64 v26; // [xsp-7D0h] [xbp-A40h]
char *v27; // [xsp+8h] [xbp-268h]
void *v28; // [xsp+10h] [xbp-260h]
int v29; // [xsp+18h] [xbp-258h]
int v30; // [xsp+1Ch] [xbp-254h]
JavaVM *v31; // [xsp+20h] [xbp-250h]
__int64 *v32; // [xsp+28h] [xbp-248h]
__int64 *v33; // [xsp+30h] [xbp-240h]
crazy::String *v34; // [xsp+38h] [xbp-238h]
void (__fastcall **v35)(JavaVM *, void *); // [xsp+40h] [xbp-230h]
const char *v36; // [xsp+48h] [xbp-228h]
int v37; // [xsp+54h] [xbp-21Ch]
int v38; // [xsp+58h] [xbp-218h]
int v39; // [xsp+5Ch] [xbp-214h]
char *v40; // [xsp+60h] [xbp-210h]
__int64 *v41; // [xsp+68h] [xbp-208h]
const char *v42; // [xsp+70h] [xbp-200h]
int v43; // [xsp+7Ch] [xbp-1F4h]
__int64 *v44; // [xsp+80h] [xbp-1F0h]
FILE *v45; // [xsp+88h] [xbp-1E8h]
int v46; // [xsp+94h] [xbp-1DCh]
crazy *v47; // [xsp+98h] [xbp-1D8h]
__int64 v48; // [xsp+A0h] [xbp-1D0h]
int v49; // [xsp+A8h] [xbp-1C8h]
int v50; // [xsp+ACh] [xbp-1C4h]
crazy *v51; // [xsp+B0h] [xbp-1C0h]
char *v52; // [xsp+B8h] [xbp-1B8h]
crazy *v53; // [xsp+C0h] [xbp-1B0h]
crazy *v54; // [xsp+C8h] [xbp-1A8h]
_QWORD v55[3]; // [xsp+D0h] [xbp-1A0h]
_QWORD *v56; // [xsp+E8h] [xbp-188h]
const char *v57; // [xsp+F0h] [xbp-180h]
char *v58; // [xsp+F8h] [xbp-178h]
int v59; // [xsp+104h] [xbp-16Ch]
const char *v60; // [xsp+108h] [xbp-168h]
JavaVM *v61; // [xsp+110h] [xbp-160h]
_QWORD v62[32]; // [xsp+118h] [xbp-158h]
__int64 v63; // [xsp+218h] [xbp-58h]
v28 = reserved;
v31 = vm;
v63 = *(_QWORD *)off_DFF90;
v29 = v2;
v30 = v2;
v32 = &v26;
v33 = &v25;
v34 = (crazy::String *)&v24;
v35 = (void (__fastcall **)(JavaVM *, void *))&v23;
v54 = 0LL;
v61 = vm;
v55[0] = (char *)*vm + 48;
v62[0] = *(_QWORD *)v55[0];
if ( ((unsigned int (__fastcall *)(JavaVM *, crazy **, __int64))v62[0])(vm, &v54, 65540LL) != 0 )
return -1;
v60 = (const char *)v54;
v61 = *(JavaVM **)v54;
v55[0] = v61 + 219;
v62[0] = v61[219];
((void (*)(void))v62[0])();
v16 = v54;
*off_DFFF8 = (__int64)v54;
v18 = crazy::GetApiLevel(v16, v17);
v19 = v54;
*off_DFF18 = v18;
v47 = v19;
v10 = (const char *)crazy::GetPlatformVersion(v19, v9);
if ( strchr(v10, 77) != 0LL )
*off_DFF18 = 23;
v38 = *off_DFF18;
if ( v38 > 23 )
*off_DFEE8 = 1;
v49 = sub_2E738();
if ( v49 == 2 )
{
v53 = v54;
v7 = sub_76F60(v53) & 1 ? -1618151004 : -990688990;
if ( v7 > -990688991 )
return -1;
}
v44 = v32;
memset(v32, 0, 0x7D0u);
v27 = (char *)v32;
v20 = getpid();
sprintf(v27, "/proc/%d/cmdline", v20);
v45 = fopen(v27, "r");
if ( v45 != 0LL )
{
v41 = v33;
memset(v33, 0, 0x7D0u);
v42 = (const char *)v33;
fscanf(v45, "%s", v33);
fclose(v45);
v5 = strchr(v42, 58) == 0LL;
if ( v5 || (v52 = strstr(v42, "sg.bigo.enterprise.live:service"), v52 != 0LL) )
anti_debug_start();
}
v43 = *off_DFF18;
if ( v43 == 15 )
j_aop_init();
anti_section_hook();
v13 = (crazy *)crazy::checkSignature_1(v54, v12);
if ( ((unsigned __int8)v13 & 1) == 0 )
crazy::AbortProcess(v13);
v14 = (char *)sub_2E998();
v40 = v14;
if ( *v14 )
{
crazy::GetPackageName((crazy *)v14);
v62[0] = v34;
v36 = *(const char **)v34;
v6 = (crazy *)strcmp(v36, v40);
v37 = (int)v6;
if ( v37 != 0 )
crazy::AbortProcess(v6);
crazy::String::~String(v34);
}
v46 = sub_2E738();
if ( v46 == 1 )
{
v50 = sub_F688();
if ( v50 == 0 )
return -1;
}
v51 = v54;
v8 = (crazy *)crazy::checkdex_1(v54, v3);
if ( ((unsigned __int8)v8 & 1) == 0 )
crazy::AbortProcess(v8);
v39 = sub_E7EC(*off_DFE98[0], "JNI_OnLoad", v35);
if ( v39 != 0 )
(*v35)(v31, v28);
v15 = (const char *)sub_2E728();
v48 = strlen(v15);
if ( v48 != 0 )
{
v56 = v62;
v21 = (crazy *)memset(v62, 0, sizeof(v62));
crazy::GetPackageName(v21);
v61 = (JavaVM *)v55;
v57 = (const char *)v55[0];
crazy::String::~String((crazy::String *)v55);
v58 = (char *)v62;
v60 = (const char *)sub_2E728();
sprintf(v58, "/data/data/%s/.hide/%s", v57, v60);
v59 = remove(v58);
}
return 65540;
}
看雪ID：krash
https://bbs.pediy.com/user-240967.htm
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