逆向工程与软件破解

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一些逆向的小实验

软件保护方式

  1. 功能限制
  2. 时间限制
  • 运行时长限制
  • 使用日期限制
  • 使用次数限制
  1. 警告窗口

分析工具

  1. 静态分析工具
  • IDA
  • W32Dasm
  • lordPE
  • Resource Hacker
  1. 动态分析工具
  • OllyDbg
  • WinDbg

对抗分析技术

  1. 反静态分析技术
  • 花指令
  • 自修改代码技术
  • 多态技术
  • 变形技术
  • 虚拟机保护技术
  1. 反动态分析技术
  • 检测调试状态
  • 检测用户态调试器
  • 检测内核态调试器
  • 其他方法：父进程检测；StartupInfo 结构；时间差；通过Trap Flag检测
  1. 发现调试器后的处理
  • 程序自身退出
  • 向调试器窗口发送消息使调试器退出
  • 使调试器窗口不可用
  • 终止调试器进程

PE文件格式基础

加壳脱壳

反调试技术

反调试技术，程序用它来识别是否被调试，或者让调试器失效。为了阻止调试器的分析，当程序意识到自己被调试时，它们可能改变正常的执行路径或者修改自身程序让自己崩溃，从而增加调试时间和复杂度。

探测windows调试器

  1. 使用windows API
    使用Windows API函数探测调试器是否存在是最简单的反调试技术。
    通常，防止使用API进行反调试的方法有在程序运行期间修改恶意代码，使其不能调用API函数，或修改返回值，确保执行合适的路径，还有挂钩这些函数。
    常用来探测调试器的API函数有：IsDebuggerPresent CheckRemoteDebuggerPresent NtQueryInformationProcess OutputDebuggString
  2. 手动检测数据结构
    程序编写者经常手动执行与这些API功能相同的操作
  • 检查BeingDebugged属性
  • 检测ProcessHeap属性
  • 检测NTGlobalFlag
  1. 系统痕迹检测
    通常，我们使用调试工具来分析程序，但这些工具会在系统中驻留一些痕迹。程序通过搜索这种系统的痕迹，来确定你是否试图分析它。例如，查找调试器引用的注册表项。同时，程序也可以查找系统的文件和目录，查找当前内存的痕迹，或者查看当前进程列表，更普遍的做法是通过FindWindows来查找调试器。

识别调试器的行为

在逆向工程中，可以使用断点或单步调试来帮助分析，但执行这些操作时，会修改进程中的代码。因此可以使用几种反调试技术探测INT扫描、完整性校验以及时钟检测等几种类型的调试器行为。

  1. INT扫描
    调试器设置断点的基本机制是用软件中断INT 3，机器码为0xCC，临时替换程序中的一条指令。因此可以通过扫描INT 3修改来检测。
  2. 执行代码校验和检查
    与INT扫描目的相同，但仅执行机器码的CRC或MD5校验和检查。
  3. 时钟检测
    被调试时，进程的运行速度大大降低，常用指令有：rdstc QueryPerformanceCounter GetTickCount,有如下两种方式探测时钟：
  • 记录执行一段操作前后的时间戳
  • 记录触发一个异常前后的时间戳

    干扰调试器的功能

    本地存储(TLS)回调：TLS回调被用来在程序入口点执行之前运行代码，这发生在程序刚被加载到调试器时
    使用异常：使用SEH链可以实现异常，程序可以使用异常来破坏或探测调试器，调试器捕获异常后，并不会将处理权立即返回给被调试进程。
    插入中断：插入INT 3、INT 2D、ICE

    调试器漏洞

    PE头漏洞、OutputDebugString漏洞

实验一：软件破解

对象

crack.exe，28.0 KB

  • 无保护措施：无壳、未加密、无反调试措施
  • 用户名至少要5个字节
  • 输入错误验证码时输出：“Bad Boy!”

爆破

查找显示注册结果相关代码

当输入错误验证码时，程序会输出“Bad Boy”，因此我们将程序拖入IDA，以流程图显示函数内部的跳转。查找“Bad Boy”字符串，我们可以定位到显示注册结果的相关代码：

查找注册码验证相关代码

用鼠标选中程序分支点，按空格切换回汇编指令界面

可以看到，这条指令位于PE文件的.text节，并且IDA已经自动将地址转换为运行时的内存地址VA:004010F9

修改程序跳转

  • 现在关闭IDA，换用OllyDbg进行动态调试来看看程序时如何分支跳转的Ctrl+G直接跳到由IDA得到的VA:004010F9处查看那条引起程序分支的关键指令
  • 选中这条指令，按F2设置断点，再按F9运行程序，这时候控制权会回到程序，OllyDbg暂时挂起。到程序提示输入名字和序列号，随意输入（名字大于五个字节），点击ok后，OllyDbg会重新中断程序，收回控制权，如图：

  • 验证函数的返回值存于EAX寄存器中，if语句通过以下两条指令执行

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    cmp eax,ecx
    jnz xxxxxxx

  • 也就是说，当序列号输入错误时，EAX中的值为0，跳转将被执行。
    如果我们把jnz这条指令修改为jz，那么整个程序的逻辑就会反过来。
    双击jnz这条指令，将其改为jz，单击”汇编”将其写入内存

    可以看到此时程序执行了相反的路径

  • 上面只是在内存中修改程序，我们还需要在二进制文件中也修改相应的字节，这里考察VA与文件地址之间的关系

  • 用LordPE打开.exe文件，查看PE文件的节信息

    根据VA与文件地址的换算公式：
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    文件偏移地址 = VA - Image Base - 节偏移
                = 0x004010F9 - 0x00400000 - 0
                = 0x10F9

也就是说，这条指令在PE文件中位于10F9字节处，使用010Editer打开crack.exe，将这一字节的75(JNZ)`改为74(JZ)`，保存后重新执行，破解成功！

编写注册机

查找显示注册结果相关代码

通过查找字符串“good boy”等，我们可以找到显示注册结果的相关代码

查找注册码验证相关代码

因为检测密钥是否正确时会将结果返回到EAX寄存器中，因此，在检测密钥前必然会对EAX寄存器清空，由此我们可以找到注册码验证的相关代码。

根据注册码验证代码编写注册机

分析上图算法，按tab键转换为高级语言

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for ( i = 0; i < v6; v12 = v10 )
  v10 = (v6 + v12) * lpStringa[i++];
if ( (v12 ^ 0xA9F9FA) == atoi(v15) )
  MessageBoxA(hDlg, aTerimaKasihKer, aGoodBoy, 0);

可以看出，生成注册码主要在for循环中完成，之后将生成的注册码与输入相比较，判断是否正确。
所以，只要能弄明白v6，v12，v10，v15的含义，我们就可以轻松的编写注册机。
打开ollybdg，在进入循环之前设下断点，动态调试程序

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004010CC  |> /8B4D 10       |mov ecx,[arg.3]  //此时ecx为name
004010CF  |.  8B55 0C       |mov edx,[arg.2]  //edx为0x1908
004010D2  |.  03D3          |add edx,ebx      //edx加上name的长度（ebx）
004010D4  |.  0FBE0C08      |movsx ecx,byte ptr ds:[eax+ecx]  //ecx=61h
004010D8  |.  0FAFCA        |imul ecx,edx     //61h(a) * edx
004010DB  |.  40            |inc eax          //eax加1（初始为0）
004010DC  |.  894D 0C       |mov [arg.2],ecx
004010DF  |.  3BC3          |cmp eax,ebx      //循环是否结束

arg.3为输入的name，arg.2初始为0x1908，ebx为name的长度，eax每次循环加1直到等于长度
因此，我们可以对参数的含义进行解释如下

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v12 = 6408;   //0x1908
v10 = 6408;   //0x1908
v6 = len(name);
v12 = input_serial;
for ( i = 0; i < v6; i++ ){
  v12 = v10；
  v10 = (v6 + v12) * lpStringa[i];
}
if ((v12 ^ 0xA9F9FA) == atoi(v15)){
  MessageBoxA(hDlg, aTerimaKasihKer, aGoodBoy, 0);
}

可见，v12^0xA9F9FA的结果即是正确的注册码，我们编写一个简单的程序帮助我们生成注册码：

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#include <iostream>
#include<stdio.h>

using namespace::std;
int main(){
	int v12;
	int v10 = 6408;   //0x1908
	string name;
	cout << "请输入name:  ";
	cin >> name;
	int len = name.size();
	for(int i = 0; i < len+1; i++ ){
  		v12 = v10;
  		v10 = (len + v12) * name[i];
	}
 	cout<<"\n"<<"注册码为:  "<<(v12 ^ 0xA9F9FA)<<endl;
 	return 0;
}

计算出”testname”的对应注册码

注册成功！

实验二：软件反动态调试技术分析

对象

CrackMe1.exe 1641.0 KB
无保护措施：无壳、未加密、无反调试措施
使用OllyDbg对该程序进行调试时，程序会自动退出

要求

  1. 分析CrackMe1.exe是如何通过父进程检测实现反OllyDbg调试的
  2. 分析除父进程检测外，该程序用到的反动态调试技术

父进程检测

一般双击运行的进程的父进程都是explorer.exe，但是如果进程被调试父进程则是调试器进程。也就是说如果父进程不是explorer.exe则可以认为程序正在被调试。

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BOOL IsInDebugger(){
  HANDLE     hProcessSnap = NULL;
  char Expchar[] ="\\EXPLORER.EXE";
  char szBuffer[MAX_PATH]={0};
  char FileName[MAX_PATH]={0};
  PROCESSENTRY32 pe32   = {0};

  hProcessSnap = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS, 0); //得到所有进程的列表快照
  if (hProcessSnap == INVALID_HANDLE_VALUE)
      return FALSE;          

  pe32.dwSize = sizeof(PROCESSENTRY32);

  if (!Process32First(hProcessSnap, &pe32))  // 查找进程
  {
      CloseHandle (hProcessSnap);
      return FALSE;
  }

  do // 遍历所有进程
  {
      if(pe32.th32ProcessID==GetCurrentProcessId() )//判断是否是自己的进程？
        {
          HANDLE hProcess = OpenProcess (PROCESS_ALL_ACCESS, FALSE, pe32.th32ParentProcessID); //打开父进程
          if (hProcess)
            {
              if (GetModuleFileNameEx(hProcess, NULL, FileName,  MAX_PATH) ) // 得到父进程名
                  {
                    GetWindowsDirectory(szBuffer,MAX_PATH); //得到系统所在目录
                    strcat(szBuffer,Expchar);            //组合成类似的字串D:\Winnt\Explorer.EXE
                    if(strcmpi (FileName,szBuffer))  // 比较当前是否为Explorer.EXE进程
                      {
                        return TRUE;   // 父进程若不是Explorer.EXE，则是调试器
                      }
                    else
                      {
                        return FALSE; // 无法获得进程名
                      }
                    CloseHandle (hProcess);
                  }
              else
                {
                  return FALSE;//无权访问该进程
                }
            }
        }
        while (Process32Next(hProcessSnap, &pe32));
          CloseHandle (hProcessSnap);
          return FALSE;
  }

由上述示例代码，我们可以看到父进程检测中调用了GetCurrentProcessId函数来判断。
因此在Ollydbg中首先找到GetCurrentProcessId模块（Ctrl+N），然后设置断点

查看断点是否设置成功

运行该程序,在断点00401932停下，打开任务管理器，CrackMe1的pid为4020=0xFB4
程序在调用完GetCurrentProcessId后，pid被放入EAX寄存器中，值为0xFB4

然后调用Openprocess函数，其参数processId为0xFB4，返回进程（CrackMe1）的句柄
通过ntdll.dll中的LoadLibraryA和GetProcAddress函数找到NtQueryInformationProcess:

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PNTQUERYINFORMATIONPROCESS  NtQueryInformationProcess = (PNTQUERYINFORMATIONPROCESS)GetProcAddress(GetModuleHandleA("ntdll"),"NtQueryInformationProcess");


用OpenProcess获得的句柄设置NtQueryInformationProcess的对应参数，然后调用NtQueryInformationProcess，从其返回值中可以获取到CrackMe1.exe的父进程PID=0xDB4=3508,在任务管理器中查看进程名确实是ollydbg
然后再次调用openprocess获得父进程的句柄

最后，调用GetModuleFileNameExA通过OpenProcess返回的句柄获取父进程的文件名：

至此，成功获取到父进程的文件名，接下来将进行父进程文件名与“c:\windows\explore.exe”的字符串比较。

EDX中保存explorer字符串，ESI中保存ollydbg字符串
然后进入循环逐位比较，比较流程是，首先取esi中第一个字符到eax，将EAX的值减去41然后存入exc中，并与19比较大小，判断是否大写，若是则eax加上20转化为小写；转化为小写之后，对edx中的字符做同样操作，然后test eax eax判断是否比较完毕，若没有则逐个比较，直到遇到不相等的字符。

其他检测


用EnumWindows枚举所有屏幕上的顶层窗口，并将窗口句柄传送给应用程序定义的回调函数，此处的回调函数调用了GetWindowTextA将指定窗口的标题栏（如果有的话）的文字拷贝到缓冲区内

将得到的窗口标题与”ollydbg”等进行比较，看是否为调试器。

实验三：加花加密反调试技术分析

对象

CrackMe2.exe 9.00 KB
保护措施：部分加花、部分加密、简单反调试
根据提示

内容

  1. 加壳脱壳深入理解
  2. 尝试手动脱壳
  3. 分析CrackMe2.exe中花指令
  4. 分析CrackMe2.exe中的被加密的函数的功能
  5. 分析CrackMe2.exe中的反调试手段
  6. 分析CrackMe2.exe中混合的64位代码的功能
您的支持将鼓励我继续创作！
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