前言
在这篇教程中，您将通过解决实际问题来练习如何使用Unicorn Engine。一共有4个练习，其中我将会详细讲解第一个练习，而对于其他练习我们会提供提示和解决方案供大家阅读。
FAQ：
1、什么是Unicorn Engine？
Unicore Engine是一个模拟器，尽管并不太常见。通过该模拟器，您不用模仿整个程序或系统。这一模拟器不支持系统调用，必须先映射内存，并手动将数据写入到内存中，然后才能从指定的地址开始模拟。
2、这篇文章中的内容可以用于什么场景？
我们可以在不创建有害进程的前提下，从恶意软件中调用一个特定的函数。此外还可以用于CTF比赛，用于基于漏洞注入的自动软件测试，也可以用于能预测未来的gdb插件（例如实现进一步的跳转），还可以用来仿真混淆的代码。
3、要开始本教程的练习，我需要安装什么？
需要安装Unicorn Engine，并连接Python。此外，还需要一个反汇编工具。
任务1
该任务来自hxp CTF 2017，名称为斐波那契，地址为：https://ctftime.org/event/489 。
二进制文件可以在这里下载：http://eternal.red/assets/files/2017/UE/fibonacci 。
当我们运行这个程序的时候，我们可以注意到，它会计算并打印我们的Flag，但这个过程非常缓慢，并且Flag的计算过程会随着字节的增多变得越来越慢。
该题的Flag为：hxp{F。
这就意味着，我们需要对程序进行优化，以在合理的时间内得到Flag。
在IDA Pro的帮助下，我们将代码反编译成像C语言一样的伪代码。尽管代码最终并不一定能被正确地反编译，但我们通过这一过程，可以对代码的具体功能有一定的了解。
__int64 __fastcall main(__int64 a1, char **a2, char **a3)
{
void *v3; // rbp@1
int v4; // ebx@1
signed __int64 v5; // r8@2
char v6; // r9@3
__int64 v7; // r8@3
char v8; // cl@3
__int64 v9; // r9@5
int a2a; // [sp+Ch] [bp-1Ch]@3
v3 = &encrypted_flag;
v4 = 0;
setbuf(stdout, 0LL);
printf("The flag is: ", 0LL);
while ( 1 )
{
LODWORD(v5) = 0;
do
{
a2a = 0;
fibonacci(v4 + v5, &a2a);
v8 = v7;
v5 = v7 + 1;
}
while ( v5 != 8 );
v4 += 8;
if ( (unsigned __int8)(a2a << v8) == v6 )
break;
v3 = (char *)v3 + 1;
_IO_putc((char)(v6 ^ ((_BYTE)a2a << v8)), stdout);
v9 = *((char *)v3 - 1);
}
_IO_putc(10, stdout);
return 0LL;
}
unsigned int __fastcall fibonacci(int i, _DWORD *a2)
{
_DWORD *v2; // rbp@1
unsigned int v3; // er12@3
unsigned int result; // eax@3
unsigned int v5; // edx@3
unsigned int v6; // esi@3
unsigned int v7; // edx@4
v2 = a2;
if ( i )
{
if ( i == 1 )
{
result = fibonacci(0, a2);
v5 = result - ((result >> 1) & 0x55555555);
v6 = ((result - ((result >> 1) & 0x55555555)) >> 2) & 0x33333333;
}
else
{
v3 = fibonacci(i - 2, a2);
result = v3 + fibonacci(i - 1, a2);
v5 = result - ((result >> 1) & 0x55555555);
v6 = ((result - ((result >> 1) & 0x55555555)) >> 2) & 0x33333333;
}
v7 = v6 + (v5 & 0x33333333) + ((v6 + (v5 & 0x33333333)) >> 4);
*v2 ^= ((BYTE1(v7) & 0xF) + (v7 & 0xF) + (unsigned __int8)((((v7 >> 8) & 0xF0F0F) + (v7 & 0xF0F0F0F)) >> 16)) & 1;
}
else
{
*a2 ^= 1u;
result = 1;
}
return result;
}
下面是主函数的汇编代码：
.text:0x4004E0 main proc near ; DATA XREF: start+1Do
.text:0x4004E0
.text:0x4004E0 var_1C = dword ptr -1Ch
.text:0x4004E0
.text:0x4004E0 push rbp
.text:0x4004E1 push rbx
.text:0x4004E2 xor esi, esi ; buf
.text:0x4004E4 mov ebp, offset unk_4007E1
.text:0x4004E9 xor ebx, ebx
.text:0x4004EB sub rsp, 18h
.text:0x4004EF mov rdi, cs:stdout ; stream
.text:0x4004F6 call _setbuf
.text:0x4004FB mov edi, offset format ; "The flag is: "
.text:0x400500 xor eax, eax
.text:0x400502 call _printf
.text:0x400507 mov r9d, 49h
.text:0x40050D nop dword ptr [rax]
.text:0x400510
.text:0x400510 loc_400510: ; CODE XREF: main+8Aj
.text:0x400510 xor r8d, r8d
.text:0x400513 jmp short loc_40051B
.text:0x400513 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:0x400515 align 8
.text:0x400518
.text:0x400518 loc_400518: ; CODE XREF: main+67j
.text:0x400518 mov r9d, edi
.text:0x40051B
.text:0x40051B loc_40051B: ; CODE XREF: main+33j
.text:0x40051B lea edi, [rbx+r8]
.text:0x40051F lea rsi, [rsp+28h+var_1C]
.text:0x400524 mov [rsp+28h+var_1C], 0
.text:0x40052C call fibonacci
.text:0x400531 mov edi, [rsp+28h+var_1C]
.text:0x400535 mov ecx, r8d
.text:0x400538 add r8, 1
.text:0x40053C shl edi, cl
.text:0x40053E mov eax, edi
.text:0x400540 xor edi, r9d
.text:0x400543 cmp r8, 8
.text:0x400547 jnz short loc_400518
.text:0x400549 add ebx, 8
.text:0x40054C cmp al, r9b
.text:0x40054F mov rsi, cs:stdout ; fp
.text:0x400556 jz short loc_400570
.text:0x400558 movsx edi, dil ; c
.text:0x40055C add rbp, 1
.text:0x400560 call __IO_putc
.text:0x400565 movzx r9d, byte ptr [rbp-1]
.text:0x40056A jmp short loc_400510
.text:0x40056A ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:0x40056C align 10h
.text:0x400570
.text:0x400570 loc_400570: ; CODE XREF: main+76j
.text:0x400570 mov edi, 0Ah ; c
.text:0x400575 call __IO_putc
.text:0x40057A add rsp, 18h
.text:0x40057E xor eax, eax
.text:0x400580 pop rbx
.text:0x400581 pop rbp
.text:0x400582 retn
.text:0x400582 main endp
fibonacci函数的汇编代码如下：
.text:0x400670 fibonacci proc near ; CODE XREF: main+4Cp
.text:0x400670 ; fibonacci+19p ...
.text:0x400670 test edi, edi
.text:0x400672 push r12
.text:0x400674 push rbp
.text:0x400675 mov rbp, rsi
.text:0x400678 push rbx
.text:0x400679 jz short loc_4006F8
.text:0x40067B cmp edi, 1
.text:0x40067E mov ebx, edi
.text:0x400680 jz loc_400710
.text:0x400686 lea edi, [rdi-2]
.text:0x400689 call fibonacci
.text:0x40068E lea edi, [rbx-1]
.text:0x400691 mov r12d, eax
.text:0x400694 mov rsi, rbp
.text:0x400697 call fibonacci
.text:0x40069C add eax, r12d
.text:0x40069F mov edx, eax
.text:0x4006A1 mov ebx, eax
.text:0x4006A3 shr edx, 1
.text:0x4006A5 and edx, 55555555h
.text:0x4006AB sub ebx, edx
.text:0x4006AD mov ecx, ebx
.text:0x4006AF mov edx, ebx
.text:0x4006B1 shr ecx, 2
.text:0x4006B4 and ecx, 33333333h
.text:0x4006BA mov esi, ecx
.text:0x4006BC
.text:0x4006BC loc_4006BC: ; CODE XREF: fibonacci+C2j
.text:0x4006BC and edx, 33333333h
.text:0x4006C2 lea ecx, [rsi+rdx]
.text:0x4006C5 mov edx, ecx
.text:0x4006C7 shr edx, 4
.text:0x4006CA add edx, ecx
.text:0x4006CC mov esi, edx
.text:0x4006CE and edx, 0F0F0F0Fh
.text:0x4006D4 shr esi, 8
.text:0x4006D7 and esi, 0F0F0Fh
.text:0x4006DD lea ecx, [rsi+rdx]
.text:0x4006E0 mov edx, ecx
.text:0x4006E2 shr edx, 10h
.text:0x4006E5 add edx, ecx
.text:0x4006E7 and edx, 1
.text:0x4006EA xor [rbp+0], edx
.text:0x4006ED pop rbx
.text:0x4006EE pop rbp
.text:0x4006EF pop r12
.text:0x4006F1 retn
.text:0x4006F1 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:0x4006F2 align 8
.text:0x4006F8
.text:0x4006F8 loc_4006F8: ; CODE XREF: fibonacci+9j
.text:0x4006F8 mov edx, 1
.text:0x4006FD xor [rbp+0], edx
.text:0x400700 mov eax, 1
.text:0x400705 pop rbx
.text:0x400706 pop rbp
.text:0x400707 pop r12
.text:0x400709 retn
.text:0x400709 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:0x40070A align 10h
.text:0x400710
.text:0x400710 loc_400710: ; CODE XREF: fibonacci+10j
.text:0x400710 xor edi, edi
.text:0x400712 call fibonacci
.text:0x400717 mov edx, eax
.text:0x400719 mov edi, eax
.text:0x40071B shr edx, 1
.text:0x40071D and edx, 55555555h
.text:0x400723 sub edi, edx
.text:0x400725 mov esi, edi
.text:0x400727 mov edx, edi
.text:0x400729 shr esi, 2
.text:0x40072C and esi, 33333333h
.text:0x400732 jmp short loc_4006BC
.text:0x400732 fibonacci endp
解决这个问题的方式有很多种。例如，我们可以使用一种编程语言重新构建代码，并对新构建的代码进行优化。重建代码的过程并不容易，并且有可能会产生问题或错误，而解决问题、修正错误的这个过程是非常煎熬的。但假如我们使用Unicorn Engine，就可以跳过重建代码的过程，从而避免上面提到的问题。我们还可以通过其他几种方法跳过重建代码的过程，例如通过脚本调试，或者是使用Frida。
在优化之前，我们首先模拟正常的程序，一旦程序成功运行后，我们再在Unicorn Engine中对其进行优化。
第一部分：模拟程序
首先我们创建一个名为fibonacci.py的文件，并将二进制文件放在同一个文件夹下。
将下面的代码添加到文件中：
from unicorn import *
from unicorn.x86_const import *
其中，第一行加载主二进制程序以及基本的Unicorn Constant，第二行加载特定于x86和x86-64体系结构的Constant。
接下来，添加如下几行：
import struct
def read(name):
with open(name) as f:
return f.read()
def u32(data):
return struct.unpack("I", data)[0]
def p32(num):
return struct.pack("I", num)
在这里，我们只添加了一些通常的功能，这些功能稍后会对我们有所帮助。
其中，read会返回整个文件的内容。u32需要一个4字节的字符串，并将其转换为一个整数，以低字节序表示这个数据。p32正相反，它需要一个数字，并将其转换为4字节的字符串，以低字节序表示。
如果你安装了pwntools，那么你就不需要创建这些函数，只需要通过pwn import *导入即可。
接下来，让我们初始化我们Unicorn Engine的类，以适应x86-64架构：
mu = Uc (UC_ARCH_X86, UC_MODE_64)
我们需要使用下面的参数来调用函数Uc：
1、主结构分支，其中的Constant以UCARCH开始；
2、进一步的架构规范，其中的Constant以UCMODE开始。
您可以在本文后面的参考内容中，找到架构Constant的完整列表。
正如我们之前所说的，要使用Unicorn Engine，我们需要手动初始化虚拟内存。对于这个二进制文件，我们需要在其中的某个位置编写代码，并分配一个栈。
二进制的基址是0x400000。我们的栈将从地址0x000000开始，大小为1024*1024。也许我们并不需要那么大的空间，但创建大一些的空间也不会有任何不好的影响。
我们可以通过调用mem_map方法来映射内存。
添加如下行：
BASE = 0x400000
STACK_ADDR = 0x0
STACK_SIZE = 1024*1024
mu.mem_map(BASE, 1024*1024)
mu.mem_map(STACK_ADDR, STACK_SIZE)
现在，我们需要在基址加载二进制文件，就像加载器一样。然后我们需要将RSP设置为指向栈的末尾。
mu.mem_write(BASE, read("./fibonacci"))
mu.reg_write(UC_X86_REG_RSP, STACK_ADDR + STACK_SIZE - 1)
在开始模拟并运行代码之前，我们首先需要知道开始地址在哪里，并且要知道模拟器应该在哪里停止。
我们可以开始模拟位于地址0x4004E0的代码，这是main的第一个地址。结束位置可以选择0x400575，这是putc("n")的位置，会在打印完整个Flag后被调用。如下所示：
.text:0x400570 mov edi, 0Ah ; c
.text:0x400575 call __IO_putc
我们可以开始模拟：
mu.emu_start(0x00000000004004E0, 0x0000000000400575)
现在，可以运行这个脚本：
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ python solve.py
Traceback (most recent call last):
File "solve.py", line 32, in <module>
mu.emu_start(0x00000000004004E0, 0x0000000000400575)
File "/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/unicorn/unicorn.py", line 288, in emu_start
raise UcError(status)
unicorn.unicorn.UcError: Invalid memory read (UC_ERR_READ_UNMAPPED)
在这时，我们发现出现了一些问题，但具体还不得而知。在mu.emu_start之前，我们可以添加：
def hook_code(mu, address, size, user_data):
print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
mu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)
这段代码添加了一个钩子。我们定义了函数hook_code，在模拟每个指令前被调用。该函数需要以下参数：
1、Uc实例
2、指令的地址
3、指令的大小
4、用户数据（我们可以在hook_add()的可选参数中传递这个值）
相关源代码请参考solve1.py：http://eternal.red/assets/files/2017/UE/solve1.py 。
运行时，我们可以看到：
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ python solve.py
>>> Tracing instruction at 0x4004e0, instruction size = 0x1
>>> Tracing instruction at 0x4004e1, instruction size = 0x1
>>> Tracing instruction at 0x4004e2, instruction size = 0x2
>>> Tracing instruction at 0x4004e4, instruction size = 0x5
>>> Tracing instruction at 0x4004e9, instruction size = 0x2
>>> Tracing instruction at 0x4004eb, instruction size = 0x4
>>> Tracing instruction at 0x4004ef, instruction size = 0x7
Traceback (most recent call last):
File "solve.py", line 41, in <module>
mu.emu_start(0x00000000004004E0, 0x0000000000400575)
File "/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/unicorn/unicorn.py", line 288, in emu_start
raise UcError(status)
unicorn.unicorn.UcError: Invalid memory read (UC_ERR_READ_UNMAPPED)
这意味着，脚本在执行以下指令时失败：
.text:0x4004EF mov rdi, cs:stdout ; stream
该指令从地址0x601038读取内存（可以在IDA Pro中看到）。这是.bss段，并不是由我们分配的。因此我们的解决方案是跳过所有有问题的指令。
下面有一条指令：
.text:0x4004F6 call _setbuf
我们并不能调用任何glibc函数，因为此前并没有将glibc加载到虚拟内存中。事实上，我们并不需要调用这个函数，所以也可以跳过它。
下面是我们需要跳过的指令列表：
.text:0x4004EF mov rdi, cs:stdout ; stream
.text:0x4004F6 call _setbuf
.text:0x400502 call _printf
.text:0x40054F mov rsi, cs:stdout ; fp
我们可以通过将地址写入下一条指令的RIP寄存器来跳过指令：
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, address+size)
hook_code现在应该是这样的：
instructions_skip_list = [0x00000000004004EF, 0x00000000004004F6, 0x0000000000400502, 0x000000000040054F]
def hook_code(mu, address, size, user_data):
print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
if address in instructions_skip_list:
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, address+size)
此外，我们还需要对逐字节打印Flag的指令进行一些操作。
.text:0x400558 movsx edi, dil ; c
.text:0x40055C add rbp, 1
.text:0x400560 call __IO_putc
__IO_putc需要一个字节，以打印出第一个参数（即寄存器RDI）。
我们可以从寄存器RDI中读取一个值并打印出来，同时跳过模拟这个指令。此时的hook_code函数如下所示：
instructions_skip_list = [0x00000000004004EF, 0x00000000004004F6, 0x0000000000400502, 0x000000000040054F]
def hook_code(mu, address, size, user_data):
#print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
if address in instructions_skip_list:
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, address+size)
elif address == 0x400560: #that instruction writes a byte of the flag
c = mu.reg_read(UC_X86_REG_RDI)
print(chr(c))
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, address+size)
相关源代码请参考solve2.py：http://eternal.red/assets/files/2017/UE/solve2.py 。
接下来，便可以运行，我们发现它确实可以正常工作，但速度还是很慢。
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ python solve.py
h
x
第二部分：提速
接下来，让我们考虑一下提速的方法。为什么这个程序的运行速度如此之慢？
查看反编译的代码，我们可以看到main()多次调用了fibonacci()，并且fibonacci()是一个递归函数。
具体分析这个函数，我们看到它有两个参数，并返回两个值。第一个返回值通过RAX寄存器传递，而第二个返回值通过第二个参数传递。深入研究main()和fibonacci()，我们注意到其第二个参数只能取0或1的值。如果我们没有发现，还可以运行gdb，并在fibonacci()函数的开始处设置一个断点。
为了优化这个函数，我们可以使用动态编程的方法来记录针对特定参数的返回值。由于第二个参数只可能是两个值，所以我们只需要记录2个MAX_OF_FIRST_ARGUMENT对。
当RIP指向fibonacci函数的开始时，我们可以获得函数的参数。在函数结束时，需要得知函数的返回值。既然目前我们不清楚返回值，所以需要使用一个栈，来帮助我们在函数结束时获得这两个返回值。在fibonacci的入口，我们需要将参数推入栈，并在最后弹出。为了记录其中的对（Pairs），我们可以使用字典。
如何检查对（Pairs）的值？
在函数的开始处，可以检查返回值是否被存储在字典中，以用于这些参数。如果已经被存储，我们可以返回该对。只需要将返回值写入到引用和RAX中即可。此外，我们还将RIP设置为一些RET指令的地址来退出函数。由于这一指令被Hook住了，所以我们不能在fibonacci函数中跳转到RET。如果该返回值不在字典中，我们将参数添加到栈中。在退出函数时，可以保存返回值。我们可以从栈结构中读取参数和引用指针。
代码如下所示：
FIBONACCI_ENTRY = 0x0000000000400670
FIBONACCI_END = [0x00000000004006F1, 0x0000000000400709]
stack = [] # Stack for storing the arguments
d = {} # Dictionary that holds return values for given function arguments
def hook_code(mu, address, size, user_data):
#print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
if address in instructions_skip_list:
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, address+size)
elif address == 0x400560: # That instruction writes a byte of the flag
c = mu.reg_read(UC_X86_REG_RDI)
print(chr(c))
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, address+size)
elif address == FIBONACCI_ENTRY: # Are we at the beginning of fibonacci function?
arg0 = mu.reg_read(UC_X86_REG_RDI) # Read the first argument. Tt is passed via RDI
r_rsi = mu.reg_read(UC_X86_REG_RSI) # Read the second argument which is a reference
arg1 = u32(mu.mem_read(r_rsi, 4)) # Read the second argument from reference
if (arg0,arg1) in d: # Check whether return values for this function are already saved.
(ret_rax, ret_ref) = d[(arg0,arg1)]
mu.reg_write(UC_X86_REG_RAX, ret_rax) # Set return value in RAX register
mu.mem_write(r_rsi, p32(ret_ref)) # Set retun value through reference
mu.reg_write(UC_X86_REG_RIP, 0x400582) # Set RIP to point at RET instruction. We want to return from fibonacci function
else:
stack.append((arg0,arg1,r_rsi)) # If return values are not saved for these arguments, add them to stack.
elif address in FIBONACCI_END:
(arg0, arg1, r_rsi) = stack.pop() # We know arguments when exiting the function
ret_rax = mu.reg_read(UC_X86_REG_RAX) # Read the return value that is stored in RAX
ret_ref = u32(mu.mem_read(r_rsi,4)) # Read the return value that is passed reference
d[(arg0, arg1)]=(ret_rax, ret_ref) # Remember the return values for this argument pair
完整脚本请参考solve3.py：http://eternal.red/assets/files/2017/UE/solve3.py 。
至此，我们已经成功地使用Unicorn Engine来优化程序。
接下来，我推荐大家完成下面三个任务的练习。针对每个任务，都有提示和解决方案，并且在解决任务的过程中，可以查看后文的参考内容。
我认为，其中一个很重要的问题就是要知道Constant的名称。处理这个问题的最好方法是借助IPython的自动补全（Tab Completion）来完成。在你安装IPython之后，可以输入from unicorn import UCARCH，并按TAB键，所有以这个前缀开头的Constant都将被打印出来。
任务2
分析下列Shellcode：
shellcode = "xe8xffxffxffxffxc0x5dx6ax05x5bx29xddx83xc5x4ex89xe9x6ax02x03x0cx24x5bx31xd2x66xbax12x00x8bx39xc1xe7x10xc1xefx10x81xe9xfexffxffxffx8bx45x00xc1xe0x10xc1xe8x10x89xc3x09xfbx21xf8xf7xd0x21xd8x66x89x45x00x83xc5x02x4ax85xd2x0fx85xcfxffxffxffxecx37x75x5dx7ax05x28xedx24xedx24xedx0bx88x7fxebx50x98x38xf9x5cx96x2bx96x70xfexc6xffxc6xffx9fx32x1fx58x1ex00xd3x80"
如你所见，该程序集被混淆了（命令disarm是pwntools的一个功能）：
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ disasm e8ffffffffc05d6a055b29dd83c54e89e96a02030c245b31d266ba12008b39c1e710c1ef1081e9feffffff8b4500c1e010c1e81089c309fb21f8f7d021d86689450083c5024a85d20f85cfffffffec37755d7a0528ed24ed24ed0b887feb509838f95c962b9670fec6ffc6ff9f321f581e00d380
0: e8 ff ff ff ff call 0x4
5: c0 5d 6a 05 rcr BYTE PTR [ebp+0x6a], 0x5
9: 5b pop ebx
a: 29 dd sub ebp, ebx
c: 83 c5 4e add ebp, 0x4e
f: 89 e9 mov ecx, ebp
11: 6a 02 push 0x2
13: 03 0c 24 add ecx, DWORD PTR [esp]
16: 5b pop ebx
17: 31 d2 xor edx, edx
19: 66 ba 12 00 mov dx, 0x12
1d: 8b 39 mov edi, DWORD PTR [ecx]
1f: c1 e7 10 shl edi, 0x10
22: c1 ef 10 shr edi, 0x10
25: 81 e9 fe ff ff ff sub ecx, 0xfffffffe
2b: 8b 45 00 mov eax, DWORD PTR [ebp+0x0]
2e: c1 e0 10 shl eax, 0x10
31: c1 e8 10 shr eax, 0x10
34: 89 c3 mov ebx, eax
36: 09 fb or ebx, edi
38: 21 f8 and eax, edi
3a: f7 d0 not eax
3c: 21 d8 and eax, ebx
3e: 66 89 45 00 mov WORD PTR [ebp+0x0], ax
42: 83 c5 02 add ebp, 0x2
45: 4a dec edx
46: 85 d2 test edx, edx
48: 0f 85 cf ff ff ff jne 0x1d
4e: ec in al, dx
4f: 37 aaa
50: 75 5d jne 0xaf
52: 7a 05 jp 0x59
54: 28 ed sub ch, ch
56: 24 ed and al, 0xed
58: 24 ed and al, 0xed
5a: 0b 88 7f eb 50 98 or ecx, DWORD PTR [eax-0x67af1481]
60: 38 f9 cmp cl, bh
62: 5c pop esp
63: 96 xchg esi, eax
64: 2b 96 70 fe c6 ff sub edx, DWORD PTR [esi-0x390190]
6a: c6 (bad)
6b: ff 9f 32 1f 58 1e call FWORD PTR [edi+0x1e581f32]
71: 00 d3 add bl, dl
73: 80 .byte 0x80
请注意，目前的架构是x86-32。系统调用的列表可以在这里查看：https://syscalls.kernelgrok.com/ 。
提示
您可以Hook一个int 80h指令，它由cd 80表示。接下来，您可以读取寄存器和内存。需要记住的是，Shellcode是一个可以在任何地址加载的代码，绝大多数Shellcode都使用了栈。
解决方案
下面的代码是通过几个步骤创建而成的。通过UE错误信息，我们获得了一些线索，并想到了最终的解决方案。
from unicorn import *
from unicorn.x86_const import *
shellcode = "xe8xffxffxffxffxc0x5dx6ax05x5bx29xddx83xc5x4ex89xe9x6ax02x03x0cx24x5bx31xd2x66xbax12x00x8bx39xc1xe7x10xc1xefx10x81xe9xfexffxffxffx8bx45x00xc1xe0x10xc1xe8x10x89xc3x09xfbx21xf8xf7xd0x21xd8x66x89x45x00x83xc5x02x4ax85xd2x0fx85xcfxffxffxffxecx37x75x5dx7ax05x28xedx24xedx24xedx0bx88x7fxebx50x98x38xf9x5cx96x2bx96x70xfexc6xffxc6xffx9fx32x1fx58x1ex00xd3x80"
BASE = 0x400000
STACK_ADDR = 0x0
STACK_SIZE = 1024*1024
mu = Uc (UC_ARCH_X86, UC_MODE_32)
mu.mem_map(BASE, 1024*1024)
mu.mem_map(STACK_ADDR, STACK_SIZE)
mu.mem_write(BASE, shellcode)
mu.reg_write(UC_X86_REG_ESP, STACK_ADDR + STACK_SIZE/2)
def syscall_num_to_name(num):
syscalls = {1: "sys_exit", 15: "sys_chmod"}
return syscalls[num]
def hook_code(mu, address, size, user_data):
#print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
machine_code = mu.mem_read(address, size)
if machine_code == "xcdx80":
r_eax = mu.reg_read(UC_X86_REG_EAX)
r_ebx = mu.reg_read(UC_X86_REG_EBX)
r_ecx = mu.reg_read(UC_X86_REG_ECX)
r_edx = mu.reg_read(UC_X86_REG_EDX)
syscall_name = syscall_num_to_name(r_eax)
print "--------------"
print "We intercepted system call: "+syscall_name
if syscall_name == "sys_chmod":
s = mu.mem_read(r_ebx, 20).split("x00")[0]
print "arg0 = 0x%x -> %s" % (r_ebx, s)
print "arg1 = " + oct(r_ecx)
elif syscall_name == "sys_exit":
print "arg0 = " + hex(r_ebx)
exit()
mu.reg_write(UC_X86_REG_EIP, address + size)
mu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)
mu.emu_start(BASE, BASE-1)
最终代码如下：
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ python solve_task2.py
--------------
We intercepted system call: sys_chmod
arg0 = 0x400058 -> /etc/shadow
arg1 = 0666L
--------------
We intercepted system call: sys_exit
arg0 = 0x400058L
任务3
下载二进制文件（ http://eternal.red/assets/files/2017/UE/function ），该文件是用以下命令编译的：gcc function.c -m32 -o function
这个二进制代码如下所示：
int strcmp(char *a, char *b)
{
//get length
int len = 0;
char *ptr = a;
while(*ptr)
{
ptr++;
len++;
}
//comparestrings
for(int i=0; i<=len; i++)
{
if (a[i]!=b[i])
return 1;
}
return 0;
}
__attribute__((stdcall))
int super_function(int a, char *b)
{
if (a==5 && !strcmp(b, "batman"))
{
return 1;
}
return 0;
}
int main()
{
super_function(1, "spiderman");
}
任务是调用super_function，使其返回1。
其汇编代码如下：
.text:0x8048464 super_function proc near ; CODE XREF: main+16p
.text:0x8048464
.text:0x8048464 arg_0 = dword ptr 8
.text:0x8048464 arg_4 = dword ptr 0Ch
.text:0x8048464
.text:0x8048464 push ebp
.text:0x8048465 mov ebp, esp
.text:0x8048467 call __x86_get_pc_thunk_ax
.text:0x804846C add eax, 1B94h
.text:0x8048471 cmp [ebp+arg_0], 5
.text:0x8048475 jnz short loc_8048494
.text:0x8048477 lea eax, (aBatman - 804A000h)[eax] ; "batman"
.text:0x804847D push eax
.text:0x804847E push [ebp+arg_4]
.text:0x8048481 call strcmp
.text:0x8048486 add esp, 8
.text:0x8048489 test eax, eax
.text:0x804848B jnz short loc_8048494
.text:0x804848D mov eax, 1
.text:0x8048492 jmp short locret_8048499
.text:0x8048494 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:0x8048494
.text:0x8048494 loc_8048494: ; CODE XREF: super_function+11j
.text:0x8048494 ; super_function+27j
.text:0x8048494 mov eax, 0
.text:0x8048499
.text:0x8048499 locret_8048499: ; CODE XREF: super_function+2Ej
.text:0x8048499 leave
.text:0x804849A retn 8
.text:0x804849A super_function endp
提示
根据stdcall调用约定，当模拟过程开始时，栈应该如下图所示。我们看到在下图中，RET只是返回地址（可以为任意值）。
解决方案
from unicorn import *
from unicorn.x86_const import *
import struct
def read(name):
with open(name) as f:
return f.read()
def u32(data):
return struct.unpack("I", data)[0]
def p32(num):
return struct.pack("I", num)
mu = Uc (UC_ARCH_X86, UC_MODE_32)
BASE = 0x08048000
STACK_ADDR = 0x0
STACK_SIZE = 1024*1024
mu.mem_map(BASE, 1024*1024)
mu.mem_map(STACK_ADDR, STACK_SIZE)
mu.mem_write(BASE, read("./function"))
r_esp = STACK_ADDR + (STACK_SIZE/2) #ESP points to this address at function call
STRING_ADDR = 0x0
mu.mem_write(STRING_ADDR, "batmanx00") #write "batman" somewhere. We have choosen an address 0x0 which belongs to the stack.
mu.reg_write(UC_X86_REG_ESP, r_esp) #set ESP
mu.mem_write(r_esp+4, p32(5)) #set the first argument. It is integer 5
mu.mem_write(r_esp+8, p32(STRING_ADDR)) #set the second argument. This is a pointer to the string "batman"
mu.emu_start(0x8048464, 0x804849A) #start emulation from the beginning of super_function, end at RET instruction
return_value = mu.reg_read(UC_X86_REG_EAX)
print "The returned value is: %d" % return_value
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ python solve_task3.py
The returned value is: 1
任务4
这个任务与任务1类似，但不同之处就在于这里的架构不再是x86，而是低字节序的ARM32。
a@x:~/Desktop/unicorn_engine_lessons$ file task4
task4: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), statically linked, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha1]=3dbf508680ba3d023d3422025954311e1d8fb4a1, not stripped
二进制文件下载地址为：http://eternal.red/assets/files/2017/UE/task4 。
参考这篇资料可能会有所帮助：http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ihi0042f/IHI0042F_aapcs.pdf 。
正确答案
2635833876
提示
1、函数的第一个参数在R0 (UC_ARM_REG_R0)中传递；
2、返回值也在R0中；
3、第二个参数在R1 (UC_ARM_REG_R1)中传递；
4、我们可以通过这种方式来得到ARM32架构下的Unicorn实例：mu = Uc (UC_ARCH_ARM, UC_MODE_LITTLE_ENDIAN)。
解决方案
from unicorn import *
from unicorn.arm_const import *
import struct
def read(name):
with open(name) as f:
return f.read()
def u32(data):
return struct.unpack("I", data)[0]
def p32(num):
return struct.pack("I", num)
mu = Uc (UC_ARCH_ARM, UC_MODE_LITTLE_ENDIAN)
BASE = 0x10000
STACK_ADDR = 0x300000
STACK_SIZE = 1024*1024
mu.mem_map(BASE, 1024*1024)
mu.mem_map(STACK_ADDR, STACK_SIZE)
mu.mem_write(BASE, read("./task4"))
mu.reg_write(UC_ARM_REG_SP, STACK_ADDR + STACK_SIZE/2)
instructions_skip_list = []
CCC_ENTRY = 0x000104D0
CCC_END = 0x00010580
stack = [] # Stack for storing the arguments
d = {} # Dictionary that holds return values for given function arguments
def hook_code(mu, address, size, user_data):
#print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
if address == CCC_ENTRY: # Are we at the beginning of ccc function?
arg0 = mu.reg_read(UC_ARM_REG_R0) # Read the first argument. it is passed by R0
if arg0 in d: # Check whether return value for this function is already saved.
ret = d[arg0]
mu.reg_write(UC_ARM_REG_R0, ret) # Set return value in R0
mu.reg_write(UC_ARM_REG_PC, 0x105BC) # Set PC to point at "BX LR" instruction. We want to return from fibonacci function
else:
stack.append(arg0) # If return value is not saved for this argument, add it to stack.
elif address == CCC_END:
arg0 = stack.pop() # We know arguments when exiting the function
ret = mu.reg_read(UC_ARM_REG_R0) # Read the return value (R0)
d[arg0] = ret # Remember the return value for this argument
mu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)
mu.emu_start(0x00010584, 0x000105A8)
return_value = mu.reg_read(UC_ARM_REG_R1) # We end the emulation at printf("%dn", ccc(x)).
print "The return value is %d" % return_value
参考内容
from unicorn import * —— 加载主Unicorn库，它包含函数和基本Constant。from unicorn.x86_const import * —— 加载特定于x86和x86-64架构的Constant。
Unicorn模块中的所有Const如下：
UC_API_MAJOR UC_ERR_VERSION UC_MEM_READ UC_PROT_ALL
UC_API_MINOR UC_ERR_WRITE_PROT UC_MEM_READ_AFTER UC_PROT_EXEC
UC_ARCH_ARM UC_ERR_WRITE_UNALIGNED UC_MEM_READ_PROT UC_PROT_NONE
UC_ARCH_ARM64 UC_ERR_WRITE_UNMAPPED UC_MEM_READ_UNMAPPED UC_PROT_READ
UC_ARCH_M68K UC_HOOK_BLOCK UC_MEM_WRITE UC_PROT_WRITE
UC_ARCH_MAX UC_HOOK_CODE UC_MEM_WRITE_PROT UC_QUERY_MODE
UC_ARCH_MIPS UC_HOOK_INSN UC_MEM_WRITE_UNMAPPED UC_QUERY_PAGE_SIZE
UC_ARCH_PPC UC_HOOK_INTR UC_MILISECOND_SCALE UC_SECOND_SCALE
UC_ARCH_SPARC UC_HOOK_MEM_FETCH UC_MODE_16 UC_VERSION_EXTRA
UC_ARCH_X86 UC_HOOK_MEM_FETCH_INVALID UC_MODE_32 UC_VERSION_MAJOR
UC_ERR_ARCH UC_HOOK_MEM_FETCH_PROT UC_MODE_64 UC_VERSION_MINOR
UC_ERR_ARG UC_HOOK_MEM_FETCH_UNMAPPED UC_MODE_ARM Uc
UC_ERR_EXCEPTION UC_HOOK_MEM_INVALID UC_MODE_BIG_ENDIAN UcError
UC_ERR_FETCH_PROT UC_HOOK_MEM_PROT UC_MODE_LITTLE_ENDIAN arm64_const
UC_ERR_FETCH_UNALIGNED UC_HOOK_MEM_READ UC_MODE_MCLASS arm_const
UC_ERR_FETCH_UNMAPPED UC_HOOK_MEM_READ_AFTER UC_MODE_MICRO debug
UC_ERR_HANDLE UC_HOOK_MEM_READ_INVALID UC_MODE_MIPS3 m68k_const
UC_ERR_HOOK UC_HOOK_MEM_READ_PROT UC_MODE_MIPS32 mips_const
UC_ERR_HOOK_EXIST UC_HOOK_MEM_READ_UNMAPPED UC_MODE_MIPS32R6 sparc_const
UC_ERR_INSN_INVALID UC_HOOK_MEM_UNMAPPED UC_MODE_MIPS64 uc_arch_supported
UC_ERR_MAP UC_HOOK_MEM_VALID UC_MODE_PPC32 uc_version
UC_ERR_MODE UC_HOOK_MEM_WRITE UC_MODE_PPC64 unicorn
UC_ERR_NOMEM UC_HOOK_MEM_WRITE_INVALID UC_MODE_QPX unicorn_const
UC_ERR_OK UC_HOOK_MEM_WRITE_PROT UC_MODE_SPARC32 version_bind
UC_ERR_READ_PROT UC_HOOK_MEM_WRITE_UNMAPPED UC_MODE_SPARC64 x86_const
UC_ERR_READ_UNALIGNED UC_MEM_FETCH UC_MODE_THUMB
UC_ERR_READ_UNMAPPED UC_MEM_FETCH_PROT UC_MODE_V8
UC_ERR_RESOURCE UC_MEM_FETCH_UNMAPPED UC_MODE_V9
来自unicorn.x86_const的一些Constant示例：UC_X86_REG_EAXUC_X86_REG_RIPUC_X86_REG_RAXmu = Uc(arch, mode) —— 获得一个Uc类的实例，在这里可以指定架构。
举例来说：mu = Uc(UC_ARCH_X86, UC_MODE_64) 获得一个x86-64架构的Uc实例。mu = Uc(UC_ARCH_X86, UC_MODE_32) 获得一个x86-32架构的Uc实例。mu.mem_map(ADDRESS, 4096) 映射一个内存区域。mu.mem_write(ADDRESS, DATA) 将数据写入内存。tmp = mu.mem_read(ADDRESS, SIZE) 从内存中读取数据。mu.reg_write(UC_X86_REG_ECX, 0x0) 将寄存器重新赋值。r_esp = mu.reg_read(UC_X86_REG_ESP) 读取寄存器的值。mu.emu_start(ADDRESS_START, ADDRESS_END) 开始模拟。
指令跟踪：
def hook_code(mu, address, size, user_data):
print('>>> Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x' %(address, size))
mu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)
这段代码添加了一个钩子。我们定义了函数hook_code，在模拟每个指令之前调用，该函数需要以下参数：
1、Uc实例
2、指令的地址
3、指令的大小
4、用户数据（我们可以在hook_add()的可选参数中传递这个值）
参考资料
- 关于Unicorn Engine的基本介绍：
http://www.unicorn-engine.org/BHUSA2015-unicorn.pdf - Oh look, there are bindings for many languages：
https://github.com/unicorn-engine/unicorn/tree/master/bindings - Unicorn Engine参考：
https://hackmd.io/s/rJTUtGwuW# - 官方UE教程：
http://www.unicorn-engine.org/docs/tutorial.html
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