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[语言编程类] 大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记七 堆栈图(重点)

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2021-03-14 10:40
发表于 2021-03-14 16:27
本帖最后由 kay2kay 于 2021-03-14 16:27 编辑

本文为本人的滴水逆向破解脱壳学习笔记之一,为本人对以往所学的回顾和总结,可能会有谬误之处,欢迎大家指出。
陆续将不断有笔记放出,希望能对想要入门的萌新有所帮助,一起进步


所有笔记链接:

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大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记二 数据宽度和逻辑运算
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记三 通用寄存器和内存读写
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记四 堆栈篇
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记五 标志寄存器 
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记六 汇编跳转和比较指令
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记七 堆栈图(重点)(需登录才能访问)
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记八 反汇编分析C语言
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记九 C语言内联汇编和调用协定
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记十 汇编寻找C程序入口(需登录才能访问)
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记十一 汇编C语言基本类型
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大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记二十二 汇编 指针(三)(需登录才能访问)
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记二十三 汇编 指针(四)(需登录才能访问)
大神论坛 逆向脱壳分析基础学习笔记二十四 汇编 指针(五) 系列完结(需登录才能访问)

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堆栈图

首先给定一段反汇编代码,分析该段代码的堆栈的变化情况,并绘制出堆栈图

函数调用

00401168  |.  6A 02         push 0x2
0040116A |. 6A 01 push 0x1
0040116C |. E8 99FEFFFF call HelloWor.0040100A
00401171 |. 83C4 08 add esp,0x8

CALL内部

00401040  /> \55            push ebp
00401041 |. 8BEC mov ebp,esp
00401043 |. 83EC 40 sub esp,0x40
00401046 |. 53 push ebx
00401047 |. 56 push esi
00401048 |. 57 push edi
00401049 |. 8D7D C0 lea edi,dword ptr ss:[ebp-0x40]
0040104C |. B9 10000000 mov ecx,0x10
00401051 |. B8 CCCCCCCC mov eax,0xCCCCCCCC
00401056 |. F3:AB rep stos dword ptr es:[edi]
00401058 |. 8B45 08 mov eax,dword ptr ss:[ebp+0x8]
0040105B |. 0345 0C add eax,dword ptr ss:[ebp+0xC]
0040105E |. 5F pop edi ; HelloWor.00401171
0040105F |. 5E pop esi ; HelloWor.00401171
00401060 |. 5B pop ebx ; HelloWor.00401171
00401061 |. 8BE5 mov esp,ebp
00401063 |. 5D pop ebp ; HelloWor.00401171
00401064 \. C3 retn


开始分析

分析流程较为冗长,可能会有些乏味,可以先看最后的流程总结,再来看分析的细节

我们现在开始逐语句分析堆栈的变化情况:

执行前

image-20210228194114427

寄存器状态

image-20210228194206740

堆栈内容

image-20210228194402844

初始堆栈图

我们观察堆栈的情况:

此时ESP:0012FF34        EBP:0012FF80

结合寄存器和堆栈内容绘出简易堆栈图

image-20210228194835221

执行中

压入参数

00401168  |.  6A 02         push 0x2                    


image-20210228195308258

image-20210228195225298

可以看到执行后ESP减少了4=0012FF30        并且0012FF30里的内容为2,这就是所谓的入栈操作

0040116A  |.  6A 01         push 0x1

image-20210228195558316

image-20210228195756412

可以看到执行后ESP又减少了4=0012FF2C ,并且0012FF2C里的内容为1

上面的两条push语句是将两个立即数 2和1压入到堆栈中,我们可以画出对应的堆栈图:

image-20210228200135180

CALL指令

0040116C  |.  E8 99FEFFFF   call HelloWor.0040100A

F7单步步入

image-20210228210527980

image-20210228210546996

image-20210228210615310

可以看到CALL之后跳转到了0040100A,并且esp又减少了4=0012FF28

而且我们可以注意到此时堆栈中0012FF28存放的内容是:00401171正好是我们call指令的下一行指令的地址

0040116C  |.  E8 99FEFFFF   call HelloWor.0040100A
00401171 |. 83C4 08 add esp,0x8

所以应证了前面所学的call指令会将要返回的地址压入栈中来保存现场

此时的堆栈图为

image-20210228211140508

接着我们就跳转到了call的内部

CALL内部指令

初始化堆栈

image-20210228211439223

00401040  /> \55            push ebp

ESP变化

image-20210228211546005

堆栈内容

image-20210228211605725

EBP被压入到堆栈中,此时堆栈图为

image-20210228211708008


接着执行

00401041  |.  8BEC          mov ebp,esp

ebp赋值为esp,此时堆栈图为

image-20210228212308060


接着执行

00401043  |.  83EC 40       sub esp,0x40

image-20210228212435133

image-20210228212508587

将esp的值减去0x40=64,我们这里的相差的数据宽度为4即16,64/4=16,因此堆栈图里多了16格(蓝色部分),这种操作常被叫做提升堆栈,此时堆栈图为:

image-20210228212917496

我们可以发现提升完堆栈以后,堆栈的数据有些★意义不明★,这是因为堆栈中存放的是临时的数据,可能是之前使用时没有清理的垃圾数据


接着执行

00401046  |.  53            push ebx
00401047 |. 56 push esi
00401048 |. 57 push edi

将三个通用寄存器压入堆栈,用于保护现场,注意CALL之前和CALL之后,其前后环境要一致,这就是所谓的堆栈平衡

image-20210228213353827

堆栈内容

image-20210228213410658

根据此时的堆栈内容绘制堆栈图

image-20210228221004379


接着执行

00401049  |.  8D7D C0       lea edi,dword ptr ss:[ebp-0x40]

image-20210228220848768

将ebp-40所指向的内存地址赋给edi

前面我们执行了sub esp,0x40 所以这里其实就是将那时esp的地址传给了edi(就是push ebx esi edi)之前的的esp

此时堆栈图并发生没有变化

接着看下一行

0040104C  |.  B9 10000000   mov ecx,0x10
00401051 |. B8 CCCCCCCC mov eax,0xCCCCCCCC

分别给ecx和eax赋值,堆栈图依旧没有发生变化

image-20210228222347833

image-20210228222402431

image-20210228223255706


接着看下一行

00401056  |.  F3:AB         rep stos dword ptr es:[edi]

这条语句用到了我们前面所学的逆向基础笔记五 标志寄存器中的内容(如有疑惑可前往查看)

rep的作用是,重复执行 stos dword ptr es:[edi],每次执行都会使ecx-1,直到ecx为0再执行下一条语句

前面赋值ecx为0x10=16,正好对应我们堆栈图中蓝色的格子数,所以将会执行16次

stos dword ptr es:[edi]则是将eax的值赋值给edi所指向的内存地址里的值,并且每执行一次edi都会增加4(D标志位为0所以是增加)

结合前面edi==esp,这里其实是将我们提升堆栈的那部分内存区域初始化

此时的堆栈内容为

image-20210228223550564

很明显地看到原本的垃圾数据被我们初始化为了CCCCCCCC

堆栈图也变成了

image-20210228223651626


实际执行内容

接着看下面的代码

00401058  |.  8B45 08       mov eax,dword ptr ss:[ebp+0x8]
0040105B |. 0345 0C add eax,dword ptr ss:[ebp+0xC]

image-20210228224415383

image-20210228224436248

根据堆栈图我们可以很清晰地看出

[ebp+0x8]正是我们call外部push的参数:1

[ebp+0xc]正是我们call外部push的参数:2

这里是将eax赋值为1,然后再给eax+2,最终结果eax=3


还原现场并返回

此时堆栈图依旧没有发生变化,接着看下面的语句

0040105E  |.  5F            pop edi                                  ;  HelloWor.00401171
0040105F |. 5E pop esi ; HelloWor.00401171
00401060 |. 5B pop ebx ; HelloWor.00401171

出栈,还原现场,堆栈图

image-20210228224826624


下一条

00401061  |.  8BE5          mov esp,ebp

image-20210228225841386

还原esp,前面mov ebp,esp对应也要还原

此时堆栈图为:

image-20210228225604814


继续看下一条指令

00401063  |.  5D            pop ebp                                  ;  HelloWor.00401171

image-20210228225904289

将ebp出栈,恢复现场,此时的堆栈图为


最后一句

00401064  \.  C3            retn

此时栈顶为

image-20210228230325578

返回,相当于于pop eip

执行后

image-20210228230612505

执行后的堆栈图为

image-20210228231716869

执行返回后

此时返回到了

image-20210228231812185

也就是之前call的下一句指令

00401171  |.  83C4 08       add esp,0x8

image-20210228231947017

此时的堆栈图

image-20210228232141747

我们可以发现此时的ESP和EBP又变回到了原本执行前的状态,(寄存器也一样),这就是所谓的堆栈平衡

总结

通过上面的分析,我们可以得出这段代码所处理的大致流程

可分为三个部分:压入参数、调用CALL、CALL返回后

压入参数

压入参数部分十分简单,就是将调用CALL所需的参数压入堆栈,方便CALL内部执行时调用

这里对应的语句为

00401168  |.  6A 02         push 0x2
0040116A |. 6A 01 push 0x1

即这个CALL得到的参数为2和1

调用CALL

调用CALL又可以分为六个部分:

  1. 提升堆栈
  2. 保护现场
  3. 初始化提升的堆栈
  4. 执行实际内容
  5. 恢复现场
  6. 返回

提升堆栈

对应语句为

 复制代码 隐藏代码
00401040  /> \55            push ebp 00401041  |.  8BEC          mov ebp,esp 00401043  |.  83EC 40       sub esp,0x40

将堆栈提升了0x40

保护现场

对应语句为

00401046  |.  53            push ebx
00401047 |. 56 push esi
00401048 |. 57 push edi

将ebx、esi、edi三个通用寄存器保存到堆栈中,前面的push ebp其实也属于保护现场

初始化提升的堆栈

00401049  |.  8D7D C0       lea edi,dword ptr ss:[ebp-0x40]
0040104C |. B9 10000000 mov ecx,0x10
00401051 |. B8 CCCCCCCC mov eax,0xCCCCCCCC
00401056 |. F3:AB rep stos dword ptr es:[edi]

这里将我们提升的堆栈中的内容全部初始化为CCCCCCCC

为什么是初始化为CC?防止缓冲溢出

CC的硬编码对应的指令为int 3,即断点

这么做有什么好处呢?当程序执行超过缓冲区时,遇到int 3就会自动停下来

执行实际的内容

对应语句为

00401058  |.  8B45 08       mov eax,dword ptr ss:[ebp+0x8]
0040105B |. 0345 0C add eax,dword ptr ss:[ebp+0xC]

就是将前面压入的参数2和1进行相加得到3

恢复现场

对应语句为

0040105E  |.  5F            pop edi                                  ;  HelloWor.00401171
0040105F |. 5E pop esi ; HelloWor.00401171
00401060 |. 5B pop ebx ; HelloWor.00401171
00401061 |. 8BE5 mov esp,ebp
00401063 |. 5D pop ebp ; HelloWor.00401171

与前面保护现场相对应

返回

对应语句为

00401064  \.  C3            retn

CALL返回后

对应语句为

00401171  |.  83C4 08       add esp,0x8

作用为平衡堆栈

逆推C语言代码

根据我们前面的分析,我们不难发现这其实就是个简单的加法函数

int add(int x,int y){
x=x+y; //这里的x和y分别对应压入的参数
return x; //对应RETN 默认采用eax作为返回值的传递载体
}

事后感言

一个小小的加法函数其对应的汇编代码却不少,而其中的关键代码只有两句

00401058  |.  8B45 08       mov eax,dword ptr ss:[ebp+0x8]
0040105B |. 0345 0C add eax,dword ptr ss:[ebp+0xC]

其它的大部分代码主要都是为保护现场和恢复现场所服务

编译器编译出的Debug和Release版本对应的汇编代码会有所差异,但只要掌握了核心思想,万变不离其宗

本笔记可能会有谬误之处,欢迎大家指出,一起探讨,共同提升

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