軟件逆向分析技術及應用

目錄
第 1章 軟件逆向分析基礎 1
1.1 初識軟件逆向分析 2
1.2 軟件逆向分析的目的 7
1.2.1 與安全相關的應用 7
1.2.2 軟件開發(fā)中的逆向分析 9
1.3 軟件逆向分析的合法性 11
1.3.1 可以規(guī)避的例外 11
1.3.2 軟件逆向分析與版權之爭 12
1.3.3 漏洞利用 14
1.4 如何掌握軟件逆向分析方法 14
1.4.1 目標要明確 15
1.4.2 擁有積極的心態(tài) 15
1.4.3 感受逆向分析的樂趣 15
1.4.4 學會檢索 16
1.4.5 實踐 實踐 再實踐 16
1.4.6 保持平和的心態(tài) 17
1.5 軟件逆向分析過程 17
1.5.1 靜態(tài)分析 17
1.5.2 動態(tài)分析 32
思考題 37
第 2章 文件格式解析 38
2.1 PE文件 38
2.1.1 基本概念 38
2.1.2 頭部信息 40
2.1.3 區(qū)塊信息 45
2.1.4 導入表和導出表 48
2.2 ELF文件 51
2.2.1 ELF文件的基本格式 51
2.2.2 ELF文件頭部信息 52
2.2.3 ELF文件的節(jié)區(qū) 56
2.2.4 ELF文件的段 61
2.2.5 ELF文件的“.dynamic”節(jié)區(qū) 65
2.3 “.dex”文件 69
2.3.1 “.dex”文件簡介 70
2.3.2 “.dex”文件結(jié)構 71
2.4 “.odex”文件結(jié)構 81
思考題 83
第3章 理解程序邏輯和算術運算 84
3.1 數(shù)據(jù)的存儲和訪問 84
3.1.1 常量和變量 84
3.1.2 基本數(shù)據(jù)類型 88
3.1.3 指針、數(shù)組和字符串 94
3.1.4 結(jié)構體、聯(lián)合體 98
3.1.5 函數(shù) 100
3.2 基本程序邏輯 104
3.2.1 無條件分支指令 104
3.2.2 條件分支指令 106
3.2.3 循環(huán)指令 109
3.3 算術運算 112
3.3.1 算術標志位 112
3.3.2 整數(shù)運算 113
思考題 118
第4章 常用反匯編算法與分析 119
4.1 反匯編算法概述 119
4.2 線性掃描反匯編算法 121
4.3 遞歸下降反匯編算法 124
4.4 反匯編算法缺陷分析 128
4.4.1 線性掃描反匯編算法缺陷示例 129
4.4.2 遞歸下降反匯編算法缺陷示例 132
4.5 反匯編案例 137
思考題 138
第5章 反匯編算法優(yōu)化 139
5.1 基于超集的反匯編算法——Multiverse 139
5.1.1 存在的挑戰(zhàn) 140
5.1.2 解決思路 144
5.1.3 映射 146
5.1.4 重寫 150
5.1.5 實現(xiàn) 151
5.2 基于概率提示的反匯編算法——PD 152
5.2.1 概述 153
5.2.2 X86指令的概率特征 155
5.2.3 概率提示反匯編算法 158
5.2.4 算法實現(xiàn) 163
5.3 基于多路徑探索的動態(tài)反匯編算法 167
5.3.1 指令執(zhí)行軌跡 168
5.3.2 多路徑探索 169
思考題 170
第6章 Android程序逆向分析基礎 171
6.1 Android程序的代碼結(jié)構 171
6.1.1 壓縮文件結(jié)構 173
6.1.2 反編譯文件 179
6.2 Android虛擬機：Dalvik和ART 181
6.2.1 Dalvik虛擬機 181
6.2.2 ART虛擬機 182
6.2.3 “.apk”程序的執(zhí)行流程 183
6.3 smali語言和基本語法 183
6.3.1 smali代碼格式 185
6.3.2 smali語言的數(shù)據(jù)類型 187
6.3.3 寄存器 187
6.3.4 方法定義 189
6.3.5 常見Dalvik指令集 189
6.4 JNI 197
6.4.1 Java中調(diào)用Native函數(shù) 197
6.4.2 C/C 中調(diào)用Java函數(shù) 200
思考題 200
第7章 Android逆向分析工具及應用 201
7.1 反編譯工具 201
7.1.1 smali/baksmali 201
7.1.2 apktool 202
7.1.3 ShakaApktool 204
7.1.4 Android Killer 204
7.1.5 Jeb 208
7.1.6 Jadx 213
7.1.7 GDA 216
7.2 動態(tài)分析工具 217
7.2.1 Xposed框架 218
7.2.2 Frida 224
7.2.3 Objection 230
7.3 協(xié)議分析工具 230
7.3.1 Wireshark 230
7.3.2 Fiddler 231
7.3.3 Burp Suite 231
思考題 232
第8章 軟件保護與反保護的基本方法 233
8.1 軟件保護技術概述 233
8.1.1 軟件加密技術 234
8.1.2 防篡改技術 234
8.1.3 反調(diào)試技術 234
8.1.4 殼保護技術 235
8.2 移動終端軟件保護技術概述 235
8.2.1 靜態(tài)篡改防護技術 236
8.2.2 動態(tài)篡改防護技術 237
8.3 對ELF文件加殼 238
8.3.1 ELF文件的加載過程 238
8.3.2 常見ELF文件的加殼原理 239
8.3.3 包含式ELF文件加殼方法 241
8.4 Android應用加固 243
8.4.1 “.dex”文件加固方法概述 243
8.4.2 通用加殼技術 244
8.4.3 動態(tài)脫殼方法 247
8.5 Android應用脫殼分析實例 249
8.5.1 Android中“.so”文件的加載流程分析 249
8.5.2 Android動態(tài)調(diào)試過程 249
8.5.3 加固方式分析 251
8.5.4 “.so”文件分析 252
8.5.5 還原JNI_OnLoad 255
8.5.6 動態(tài)分析 260
思考題 270
第9章 代碼混淆與反混淆 271
9.1 代碼混淆技術基本概念 271
9.1.1 代碼混淆技術的定義 272
9.1.2 代碼混淆技術的分類 273
9.1.3 代碼混淆技術與逆向分析的關系 273
9.2 常見的基于源代碼的代碼混淆技術 274
9.2.1 符號混淆 274
9.2.2 結(jié)構混淆 276
9.2.3 控制流混淆 278
9.2.4 數(shù)據(jù)混淆 280
9.3 二進制代碼混淆技術 281
9.3.1 插入花指令 281
9.3.2 代碼亂序 283
9.3.3 常量展開 283
9.3.4 調(diào)用地址隱藏 284
9.3.5 指令移動 284
9.3.6 數(shù)據(jù)混淆 285
9.4 OLLVM原理 285
9.4.1 LLVM原理介紹 285
9.4.2 OLLVM簡介 286
9.5 反混淆技術 291
9.5.1 反混淆技術研究概況 291
9.5.2 常用的反混淆技術 295
9.5.3 基于IAT的反混淆技術 296
9.5.4 控制流平坦化反混淆技術 300
思考題 306
第 10章 基于二進制代碼的漏洞挖掘技術 307
10.1 漏洞概述 307
10.1.1 bug與漏洞 307
10.1.2 漏洞挖掘、漏洞分析、漏洞利用 307
10.2 漏洞挖掘技術概述 308
10.2.1 人工分析技術 309
10.2.2 Fuzzing 309
10.2.3 補丁比對技術 310
10.2.4 靜態(tài)分析技術 311
10.2.5 動態(tài)分析技術 313
10.2.6 基于機器學習方法 315
10.3 漏洞分析常用工具 316
10.3.1 靜態(tài)分析工具CodeSonar 316
10.3.2 用于滲透測試的幾種漏洞掃描工具 317
10.3.3 Fuzzing工具 318
10.4 可感知應用的進化模糊測試工具—— VUzzer 320
10.4.1 基礎知識 320
10.4.2 問題分析 321
10.4.3 方法分析 325
10.4.4 設計與實現(xiàn) 328
10.5 固件漏洞分析及實例 332
10.5.1 典型固件漏洞分析方法梳理 333
10.5.2 固件漏洞分析實例 336
思考題 342
第 11章 協(xié)議逆向分析技術 343
11.1 協(xié)議分析概述 343
11.1.1 網(wǎng)絡協(xié)議分析的發(fā)展歷程 343
11.1.2 協(xié)議分析技術的分類 344
11.2 協(xié)議逆向分析基礎 345
11.2.1 協(xié)議逆向分析模型 345
11.2.2 消息格式提取方法 348
11.2.3 狀態(tài)機推斷算法 354
11.3 網(wǎng)絡協(xié)議分析技術 356
11.3.1 基于網(wǎng)絡流量的協(xié)議逆向分析 356
11.3.2 基于程序分析的協(xié)議逆向分析 358
11.4 工業(yè)控制協(xié)議分析 359
11.4.1 工業(yè)控制協(xié)議安全現(xiàn)狀 359
11.4.2 工業(yè)控制協(xié)議安全分析 360
11.4.3 工業(yè)控制協(xié)議的特點 362
11.4.4 工業(yè)控制協(xié)議規(guī)范解析 363
11.4.5 動態(tài)污點分析技術在協(xié)議逆向分析中的應用 363
11.4.6 基本塊粒度工業(yè)控制協(xié)議字段邊界逆向分析算法 365
思考題 369
附錄A 一個簡單程序的逆向分析 370
A.1 觀察程序的行為 370
A.2 靜態(tài)分析 371
A.2.1 尋找main函數(shù) 372
A.2.2 main()函數(shù)分析 377
A.2.3 dword_5F3088分析 381
A.2.4 a1分析 383
A.2.5 獲取Flag 383
A.2.6 編寫腳本 384
A.2.7 解決反編譯失敗問題 385
A.3 動態(tài)分析 388
A.3.1 選擇調(diào)試器 389
A.3.2 跟蹤程序 389
A.4 后記 391
思考題 393
附錄B 惡意程序逆向分析示例 394
B.1 靜態(tài)分析 394
B.1.1 查殼 394
B.1.2 查看導入函數(shù) 395
B.1.3 查看關鍵字符串 395
B.1.4 查找程序入口 396
B.2 動態(tài)分析 396
B.2.1 觀察程序行為 396
B.2.2 分析程序行為 397
B.3 程序修復 405
思考題 408
附錄C Android程序逆向分析示例 409
C.1 靜態(tài)分析 409
C.1.1 定位程序入口 409
C.1.2 定位錯誤提示 410
C.1.3 函數(shù)securityCheck分析 411
C.2 動態(tài)分析 412
C.2.1 “.so”文件的加載過程 413
C.2.2 init_array分析 413
C.2.3 JNI_OnLoad分析 415
C.2.4 在JNI_OnLoad中設置斷點 418
C.2.5 在securityCheck中設置斷點 424
思考題 424