使用c++實現互斥或加密的程式碼範例

2022-04-11 22:00:29

加密原理

由於展示最基本最簡單的實現，使用演演算法加密就沒用複雜的。如果使用比較複雜的加密，首先你在C++程式碼層面和組合層面要有配套的程式碼，C++負責加密，組合負責自我解密，否則你加密完了，結果加密後的PE檔案自己又解密不了，這就很尷尬。

在所有加密演演算法，互斥或加密是最簡單的，也是最好是實現的。我們來介紹互斥或加密的原理。

已知兩個數A和B，如果A xor B = C，則C xor B = A，其中xor表示互斥或運運算元。如果不理解，這個是入門程式設計的最基本的知識，請自行補缺，這裡我就不嘮叨了。

互斥或加密的實現

下面是我們實現互斥或加密的相關函數：

// GNU AFFERO GENERAL PUBLIC LICENSE
//Version 3, 19 November 2007
//Copyright(C) 2007 Free Software Foundation, Inc.
//Everyone is permitted to copyand distribute verbatim copies
//of this license document, but changing it is not allowed.
// Author : WingSummer （寂靜的羽夏）
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// my AUTHORIZED FORM ME！This project is used for tutorial to teach
// the beginners what is the PE structure and how the packer of the PE files works.
BOOL CWingProtect::XORCodeSection(BOOL NeedReloc, BOOL FakeCode)
{
    using namespace asmjit;
    if (_lasterror != ParserError::Success) return FALSE;
    auto filesize = peinfo.FileSize.QuadPart;
    CodeHolder holder;
    /// <summary>
    /// PointerToRawData
    /// </summary>    auto p = peinfo.PCodeSection->PointerToRawData;
    /// <summary>
    /// SizeOfRawData
    /// </summary>
    auto sizecode = peinfo.PCodeSection->SizeOfRawData;
    auto repeat = sizecode;
    BYTE* shellcode;
    INT3264 ccount;
    if (is64bit)
    {
        Environment env(Arch::kX64);
        holder.init(env);
        x86::Assembler a(&holder);
        Label loop = a.newLabel();
        x86::Mem mem;
        mem.setSegment(x86::gs);
        mem.setOffset(0x60);
        //生成加密 shellcode，此處的 rax = ImageBase
        a.push(x86::rcx);
        a.push(x86::rdi);
        //xor 解密
        a.mov(x86::rax, mem);
        a.mov(x86::rax, x86::qword_ptr(x86::rax, 0x10));
        a.mov(x86::rdi, x86::rax);
        a.add(x86::rdi, peinfo.PCodeSection->VirtualAddress);
        a.mov(x86::rcx, repeat);
        a.bind(loop);
        if (FakeCode) FakeProtect(a);
        a.xor_(x86::byte_ptr(x86::rdi), 0x55);
        a.inc(x86::rdi);
        a.dec(x86::rcx);
        a.test(x86::rcx, x86::rcx);
        a.jnz(loop);
        //確保此時 rax 或 eax 存放的是 ImageBase ，否則是未定義行為
        if (NeedReloc)
            RelocationSection(a);
        a.pop(x86::rdi);
        a.pop(x86::rcx);
        a.ret();
        shellcode = a.bufferData();
        ccount = holder.codeSize();
    }
    else
    {
        Environment env(Arch::kX86);
        holder.init(env);
        x86::Assembler a(&holder);
        Label loop = a.newLabel();
        x86::Mem mem;
        mem.setSegment(x86::fs);
        mem.setOffset(0x30);
        //生成加密 shellcode
        a.push(x86::ecx);
        a.push(x86::edi);
        a.mov(x86::eax, mem);
        a.mov(x86::eax, x86::dword_ptr(x86::eax, 0x8));
        a.mov(x86::edi, x86::eax);
        a.add(x86::edi, peinfo.PCodeSection->VirtualAddress);
        a.mov(x86::ecx, repeat);
        a.bind(loop);
        if (FakeCode) FakeProtect(a);
        a.xor_(x86::byte_ptr(x86::edi), 0x55);
        a.inc(x86::edi);
        a.dec(x86::ecx);
        a.test(x86::ecx, x86::ecx);
        a.jnz(loop);
        //確保此時 rax 或 eax 存放的是 ImageBase ，否則是未定義行為
        if (NeedReloc)
            RelocationSection(a);
        a.pop(x86::edi);
        a.pop(x86::ecx);
        a.ret();
        shellcode = a.bufferData();
        ccount = holder.codeSize();
    }
    //互斥或加密
    auto se = (BYTE*)b;
    for (UINT i = 0; i < repeat; i++)
    {
        se[i] ^= (BYTE)0x55;
    }
    //加密完畢，寫 Shellcode
    encryptInfo.XORDecodeShellCode = (UINT)peinfo.PointerOfWingSeciton;
    auto ws = GetPointerByOffset(peinfo.WingSecitonBuffer, peinfo.PointerOfWingSeciton);
    memcpy_s(ws, ccount, shellcode, ccount);
    peinfo.PointerOfWingSeciton += ccount;
    if (!NeedReloc)
    {
        auto tmp = (PIMAGE_SECTION_HEADER)TranModPEWapper(peinfo.PCodeSection);
        tmp->Characteristics |= IMAGE_SCN_MEM_WRITE;
    }
    return TRUE;
}

在C++程式碼層面，加密程式碼區內容相關的程式碼如下：

//互斥或加密
auto se = (BYTE*)b;
for (UINT i = 0; i < repeat; i++)
{
    se[i] ^= (BYTE)0x55;
}

^表示互斥或運運算元，在組合層面，以64位元為例，實現如下所示：

a.mov(x86::rax, mem);
a.mov(x86::rax, x86::qword_ptr(x86::rax, 0x10));
a.mov(x86::rdi, x86::rax);
a.add(x86::rdi, peinfo.PCodeSection->VirtualAddress);
a.mov(x86::rcx, repeat);
a.bind(loop);
if (FakeCode) FakeProtect(a);
a.xor_(x86::byte_ptr(x86::rdi), 0x55);
a.inc(x86::rdi);
a.dec(x86::rcx);
a.test(x86::rcx, x86::rcx);
a.jnz(loop);

可以看出來組合寫起來比寫C++程式碼麻煩多了，裡面有一些程式碼可能有一些其他的考慮，我們這裡說一下：

首先是FakeProtect，這個就是生成花指令，這裡不多說，後面在介紹。還有一個函數比較注意RelocationSection，這個函數是用來生成做重定位的組合程式碼的，為什麼要有這個函數呢？

比如我只有互斥或加密，我們是在寫死的層面進行的加密，PE被載入進入的時候如果基址不和預想的那樣，就會查是否有重定位表，如果有的話就解析並修復。但是，我們的程式碼是加密的，而重定位表沒做修改，它就會錯誤的把被加密的寫死進行重定位，這個是不能夠允許的。所以我們需要摧毀重定位表，可以看到CWingProtect::Proctect裡面有一個函數DestoryRelocation，這個作用就是用來銷燬它的，不讓PE載入器幫我們做重定位。

綜上所述，我們需要自己做重定位，我們需要在組合層面來實現重定位表的修復，我們來看一下相關程式碼：

//
// GNU AFFERO GENERAL PUBLIC LICENSE
//Version 3, 19 November 2007
//
//Copyright(C) 2007 Free Software Foundation, Inc.
//Everyone is permitted to copyand distribute verbatim copies
//of this license document, but changing it is not allowed.
// Author : WingSummer （寂靜的羽夏）
// 
//Warning: You can not use it for any commerical use,except you get 
// my AUTHORIZED FORM ME！This project is used for tutorial to teach
// the beginners what is the PE structure and how the packer of the PE files works.

void CWingProtect::RelocationSection(asmjit::x86::Assembler& a)
{
    using namespace asmjit;

    Label loop_xor = a.newLabel();
    Label loop_reloc = a.newLabel();
    Label loop_rt = a.newLabel();
    Label endproc = a.newLabel();
    auto rdd = peinfo.PDataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC];
    if (is64bit)
    {
        a.nop();
        a.push(x86::rdi);
        a.push(x86::rcx);
        a.push(x86::rsi);        //徵用 rsi
        a.mov(x86::rsi, rdd.VirtualAddress);    //重定位表基址
        a.add(x86::rsi, x86::rax);
        a.push(x86::rdx);    //徵用 rdx
        a.push(x86::r10);
        a.mov(x86::r10, peinfo.ImageBase);    //PE 載入後，該值會被重定位，只能寫死
        a.sub(x86::r10, x86::rax);
        a.jz(endproc);

        a.bind(loop_rt);
        a.mov(x86::edi, x86::dword_ptr(x86::rsi));        //偏移基址地址
        a.add(x86::rdi, x86::rax);        //此時 rdi 為載入到記憶體的虛擬基址地址
        //計數
        a.mov(x86::ecx, x86::dword_ptr(x86::rsi, 4));
        a.sub(x86::ecx, 8);
        a.shr(x86::ecx, 1);    //此時為重定位表的真實專案個數
        a.add(x86::rsi, 8);    //將指標指向該索引下的第一個重定位專案
        a.bind(loop_reloc);
        a.dec(x86::rcx);
        a.mov(x86::dx, x86::word_ptr(x86::rsi, x86::rcx, 1));
        a.test(x86::dx, 0xF000);
        a.jz(loop_reloc);        //contine;
        a.and_(x86::edx, 0xFFF);
        a.add(x86::rdx, x86::rdi);
        a.sub(x86::qword_ptr(x86::rdx), x86::r10);    //修正
        a.cmp(x86::rcx, 0);
        a.ja(loop_reloc);
        a.sub(x86::rsi, 8);    //重新指向表頭
        a.mov(x86::edx, x86::dword_ptr(x86::rsi, 4));
        a.add(x86::rsi, x86::rdx);        //指向下一個
        a.mov(x86::edx, x86::dword_ptr(x86::rsi));
        a.test(x86::edx, x86::edx);
        a.jnz(loop_rt);
        a.bind(endproc);
        a.pop(x86::r10);
        a.pop(x86::rdx);
        a.pop(x86::rsi);    //釋放 rsi 自由身
        a.pop(x86::rcx);
        a.pop(x86::rdi);
    }
    else
    {
        a.push(x86::edi);
        a.push(x86::ecx);
        a.push(x86::esi);        //徵用 rsi
        a.mov(x86::esi, rdd.VirtualAddress);    //重定位表基址
        a.add(x86::esi, x86::eax);
        a.push(x86::edx);    //徵用 edx
        a.push((DWORD32)peinfo.ImageBase);    //x86暫存器沒那麼多，只能自己維護一個區域性變數
        a.sub(x86::dword_ptr(x86::esp), x86::rax);
        a.jz(endproc);

        a.bind(loop_rt);
        a.mov(x86::edi, x86::dword_ptr(x86::esi));        //偏移基址地址
        a.add(x86::edi, x86::eax);        //此時 rdi 為載入到記憶體的虛擬基址地址
        //計數
        a.mov(x86::ecx, x86::dword_ptr(x86::esi, 4));
        a.sub(x86::ecx, 8);
        a.shr(x86::ecx, 1);    //此時為重定位表的真實專案個數
        a.add(x86::esi, 8);    //將指標指向該索引下的第一個重定位專案
        a.bind(loop_reloc);
        a.dec(x86::ecx);
        a.mov(x86::dx, x86::word_ptr(x86::rsi, x86::ecx, 1));
        a.test(x86::dx, 0xF000);
        a.jz(loop_reloc);        //contine;
        a.and_(x86::edx, 0xFFF);
        a.add(x86::edx, x86::edi);
        a.push(x86::eax);    //使用區域性變數
        a.mov(x86::eax, x86::dword_ptr(x86::esp, 4));    //注意被 push 了一個，所以加個偏移
        a.sub(x86::dword_ptr(x86::edx), x86::eax);    //修正
        a.pop(x86::eax);
        a.cmp(x86::ecx, 0);
        a.ja(loop_reloc);
        a.sub(x86::esi, 8);    //重新指向表頭
        a.mov(x86::edx, x86::dword_ptr(x86::esi, 4));
        a.add(x86::esi, x86::rdx);        //指向下一個
        a.mov(x86::edx, x86::dword_ptr(x86::esi));
        a.test(x86::edx, x86::edx);
        a.jnz(loop_rt);
        a.bind(endproc);
        a.add(x86::esp, 4);        //釋放區域性變數
        a.pop(x86::edx);
        a.pop(x86::esi);    //釋放 rsi 自由身
        a.pop(x86::ecx);
        a.pop(x86::edi);
    }
    //將所有的節全部改為可寫
    auto length = peinfo.NumberOfSections;
    for (UINT i = 0; i < length; i++)
    {
        ((PIMAGE_SECTION_HEADER)TranModPEWapper(&peinfo.PSectionHeaders[i]))
            ->Characteristics |= IMAGE_SCN_MEM_WRITE;
    }
}

對於以上程式碼你可能有一些疑問，我這裡說一下：
為什麼呼叫a.nop()來生成沒有用的指令，這個是我用來方便偵錯我生成的ShellCode用的，否則會生成一大坨組合到後來自己也不清楚自己在偵錯啥的，通過這個nop我就可以清楚的直到我到那裡了，如果出錯的話我也方便進行定位。
此函數最後生成完ShellCode之後又將所有的節全部改為可寫屬性，這是為什麼呢？因為線性記憶體是有屬性的，如果我沒有將其設定可寫，如果它是唯讀記憶體，如果我對它做重定位修改的話，就會報記憶體存取錯誤，導致程式崩潰。
怎麼用組合來解析重定位表，這裡就不贅述了。

ShellCode 編寫注意事項

在編寫ShellCode程式碼的時候，請一定保證如下原則，避免一些麻煩，否則會出現出乎意料的錯誤：

除了 eax / rax 其他暫存器用到的話，一定要注意儲存好，因為其它函數呼叫有各種呼叫約定，一定不要影響它們，否則會出錯。為什麼要對 eax / rax 區別對待，因為通常來說它只用做返回值，呼叫函數返回結果一定會修改它，所以大可不必。
在使用 ASMJIT 生成組合的時候，使用類似 MOV 的指令的時候，一定要注意如果要寫入多大的資料一定要在目標運算元體現數來，比如要移動 WORD 大小的話，用 ax 就不要用 eax，否則它正常生成組合指令不報錯，結果和你想生成的程式碼不一樣。
一定要注意堆疊平衡，這個是非常重要的東西，在64位元尤甚，32位元的作業系統也是十分注意堆疊平衡的。

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互斥或加密的實現

ShellCode 編寫注意事項

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