ARM-декомпилятор

Материал из YourcmcWiki
Перейти к: навигация, поиск

Задумавшись о «простеньком плагинчике» для исключения тупой ручной работы в IDA — для «трассировки констант», пришёл к выводу, что я изобрёл велосипеддекомпилятор, и что не такая уж это и сложная вещь — декомпилятор.

В какой-то момент я ещё нашёл страничку http://www.backerstreet.com/decompiler/creating_statements.php, и понял, что все мои мысли полностью соответствуют стандартной теории декомпиляции.

Начальный анализ

Потом стало ясно, что парсить вывод IDA (листинги) — занятие тяжкое и приносящее малый профит, и в случае ARM точно лучше использовать objdump, хотя он и не является рекурсивным дизассемблером. Вообще, в случае ARM всё ну очень просто, так как любая инструкция занимает 4 байта и всегда выровнена на границу 4 байт. Поэтому натравленный на файл objdump всегда дизассемблирует его корректно, только некоторые «инструкции», которые на самом деле не инструкции, нужно будет заменить на данные.

Поэтому сначала делаем начальный анализ:

  • Дизассемблировать код objdump’ом и разобрать вывод на адреса, инструкции, их аргументы и комментарии — как уже сказано, это гораздо легче, чем парсить бешеные листинги из IDA.
  • Представить адреса, которые очевидно читаются/пишутся, данными:
    • Взятые относительно PC и числа — сразу. Которые только читаются, можно сразу принять за константы и подставить в код (аналог LDR xx, =const в IDA).
    • Потом, уже в процессе декомпиляции, могут выявиться новые адреса с данными — нужно уметь их «сделать» данными в будущем. Чувствуете? Уже появляется «интерактивщина», аналогичная букве I в названии IDA.
  • Выделяем очевидные функции:
    • Все константные адреса, на которые делается BL или BLX — это «ближние» (short) вызовы функций.
    • В будущем, при трассировке выражений, могут появиться ещё функции — нужно уметь их тоже «сделать» функциями. Ещё чуть-чуть интерактивщины.
  • Разобрать код на непрерывные блоки, забыть про условные суффиксы.
  • Построить граф ветвлений — литературное название также «Control Flow Graph», или «граф управляющей логики».
    • Граф тоже может меняться в процессе анализа.

Продолжение анализа

Далее начинается более сложный анализ:

  • Пройтись по всем возможным ветвям выполнения, на каждом шаге сохраняя выражения для значений регистров и флагов сравнений, транслировать инструкции в выражения, а условия EQ/NE/… — в выражения сравнений. Наибольшая проблема здесь — циклы.
  • Отобразить ветвления либо на if’ы, либо на циклы, либо, на крайний случай, на goto («кривые» конструкции).
  • Можно выделять ещё не выделенные функции — ими можно сделать всё, на что (ещё?) не найдены BL-переходы, но что оканчивается записью LR в PC (BX LR / MOV PC, LR / LDM …), а начинается с инструкции, к которой нет перехода с предыдущей. То есть когда предыдущая — либо данные (не инструкция), либо когда она содержит безусловный переход, обходящий следующую инструкцию. NOP’ы между предыдущей и началом функции не учитывать.
  • Можно выделять дальние вызовы (long call) функции — то есть, вызовы, в которых адрес функции сначала грузится в регистр, а потом вызывается из регистра; это несложно, потому что сложных выражений отслеживать не надо, в качестве адреса используется константа.
  • Можно осилить даже часть непрямых вызовов функций (по хз откуда взятому адресу).
  • Найти все ASCII-строки в бинарнике, и подставить в обращения к ним.

Выделение блоков

Далее нужно перейти к выделению блоков — то есть, циклов и условных операторов - тому, что обычно называют "структурированием", т.е. воссозданием программы из линейного листинга:

Циклы

У любого цикла есть точка входа, на которую можно поставить метку "continue", т.к. оператор "continue" как раз на неё и переходит, и стандартная точка выхода, на которую можно аналогично поставить метку "break". Внутри цикла переходы на точки входа и выхода для удобочитаемости нужно заменять на continue и break.

Цикл:

  • Начинается с какого-либо узла, являющегося к тому же единственной точкой входа в этот цикл.
  • Должен включать в себя все пути, ведущие в любой внешний узел, и возвращающиеся в любой внутренний узел (обобщённое требование цикла).
  • Если добавили какой-то узел, и получили две точки входа, то этот узел не принадлежит циклу.
  • Если добавили какой-то узел и единственная точка входа изменилась, идём нафиг — цикл из изначального узла не растёт.

Циклы бывают с предусловием и с постусловием. Цикл с предусловием: [svg]

С постусловием: [svg]

Условные операторы

Условный оператор определить можно так: если что-то откуда-то ветвится и это не цикл, это условный оператор :)

Транслировать его следует так:

  • Ищем точку сбора всех веток, выходящих из начального узла (узел, в котором все они объединяются).
  • Залезаем в каждую ветку, всё обрабатываем точно так же, как до этого, и точно так же (в обработке линейных участков и циклов тоже помечаем).
  • Помечаем пройденные узлы как обработанные.
  • Когда где-то видим уже обработанный узел, заменяем переход к нему на goto. То есть, if «без дублирования» кусков веток будет «нормальным», без goto.

Пример «плохого» if’а: 0->1->3->4, 0->2->3, 0->4, 0->5->4.

[svg]

Декомпилировать его можно как-то так:

if(_1) { 1; 3; }
else if(_2) { 2; goto 3; }
else if(_5) { 5; }
4;