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Eazfuscator.net 2020 虚拟化保护(Virtulization)机制分析

一、前言与目标
周末接触了一款游戏They are billons即亿万僵尸,想添加一些新的玩法元素比如新的兵种进去,
打开dnspy看了下,发现是Eazfuscator.net的Virtulization即虚拟化保护,并带了字段、方法混淆,字符串也加密了,

那就开始分析吧!

二、准备过程

1,先试试能不能插入自己的代码
打开dnspy,插入一段简单的探测用IL代码,可以编译,但打开程序报错:不能读取DAT文件(当然是英文的)。
这个提示很有意思,最开始我猜测是程序作了完整性/防篡改校验,但其实是也不是,后文揭晓吧。

2,正向阅读代码,建立对程序行为的整体性理解
这里用了比较久的时间,一个是虚拟化保护机制的单步跟踪十分耗时,另一个是游戏自己业务逻辑也算复杂。

3,抽象出虚拟化保护的逻辑框架

这里先列几个重点概念:
3.1 虚拟机
主要解释执行虚拟指令,姑且叫VLR;

3.2 虚拟IL代码
对比MSIL,MSIL算标准实现的话,这个算自定义实现,姑且叫VIL;在这套保护机制中,VIL的数据存储结构是字典即Dictionary<int32,Delegate>,其中Key就是VIL标识,Value就是此VIL对应的C#方法,这个方法“模拟”实现了MSIL的功能

3.3 指令指针
指向下条指令的"位置",这个"位置",就是第(2)条提到的Key即VIL标识,怎么来的呢?

3.4 计算堆栈,
自定义地实现了一个EvaluationStack(举个例子,在MSIL中的ldfld,stloc.s操作的就是这个栈了),其具体结构是:
(a)局部变量区:数组,
(b)方法参数区:数组,
(c)CallStack:自定义的LIFO的堆栈结构

3.5 跳转指令
控制程序流程,通过操作第(3)条的指令指针实现

3.6 单条指令执行的抽象形式
operate_instruction(EazDataType parameterData),

  划重点:   3.6.1 指令执行的方法:其中Instruction_Operatate是一个封装了指令执行委托的结构,委托是关键:`private delegate void g(I #=zOSg$HgU=);`,   3.6.2 指令执行的参数:而EazDataType 是一个对所有基本类型,如int8,16,32,64,及其无符号类型,还有数组、object及IntPtr等类型的自定义封装      为什么要划重点?   3.6.3 理解了虚拟指令的行为及参数数值的含义,是理解被保护下的程序逻辑的基础,也是写出脱壳工具即DeVirtualizer的基础(github上有个15年后不再更新的,那时候的Eaz还很简单)   3.6.4 Eaz团队花这么大功夫做自定义类型,肯定不是把真实参数摆在类型结构内的一个字段就完事了,后面会知道,这跟序列化、出入EvaluationStack有关,没错,它就是极大地增加了我们阅读和还原程序的难度 

3.7 序列化与反序列化
3.7.1 虚拟指令哪里来的?从程序的嵌入资源即EmbeddedResource来
3.7.2 Stream操作的Seek,Read,Write均被重写,同样混淆+反复跨多个类+高深度调用,增加难度
3.7.3 ReadInt4,8,16,32,64即无符号形式,均被自定义重写,其中还跨几个混淆后的类进行反复穿插调用,没错,也是为了增加我们阅读和还原程序的难度

3.8 Assembly Resolve
程序对DXVison.dll,DXPlatform_Desktop.dll等类库,采用了如下方式处理来增加难度:
3.8.1 将dll作为EmbeddedResource来构建,当然dll本身做了加密 and/or 压缩处理
3.8.2 在ResolveAssembly中进行Assembly.Load,具体的,当然会解密 and/or 解压缩

三、VIL执行过程分析

//---------------------------------------------------------------------------- // Eaz VIL执行逻辑 2020.8.23 6:22 A.M. Ben //---------------------------------------------------------------------------- // Token: 0x06002490 RID: 9360 RVA: 0x0006F4F4 File Offset: 0x0006D6F4 private void #=zPq6qoiyuLMY82$aYQR3G2PDDewUYassYkHNyaic6mupX() {     long num = this.#=z3Ey5Z$A=.a.d;     while (!this.#=zIohob_Q=)     {         //跳转标记,不空则顺序执行,否则跳转执行         if (this.#=z46nfKvA= != null)         {             //置指令指针             this.#=z3Ey5Z$A=.a.e = (long)((ulong)this.#=z46nfKvA=.Value);             //清跳转标记             this.#=z46nfKvA= = null;         }         //找出并执行指令         this.#=zSDEDP1kaZWXW$45uMxtJcKw=();         if (this.#=z3Ey5Z$A=.a.e >= num && this.#=z46nfKvA= == null)         {             break;         }     } }        

从上面的代码可以看出就是一个简单的while型结构,其中具体的“找出并执行指令”的方法,最终会来到这里:

// Token: 0x06002492 RID: 9362 RVA: 0x0006F60C File Offset: 0x0006D80C private void #=zreNohAiSE8iKLx4yhAUiRL0=() {     //指令指针     long num = this.#=z3Ey5Z$A=.a.e;     //指令标识     int key = this.#=z3Ey5Z$A=.#=zQ_ANng9RuwjiUHLMdDTa3uFQlfZa();     //执行指令的具体C#方法,这里即模拟MSIL执行的过程     Sa.h h;     if (!this.#=zY0bMZDI= /* <VIL,Delegate>型字典 */.TryGetValue(key, out h))     {         throw new InvalidOperationException(#=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zAuKOdtM=(-105951893));     }     this.#=zmBYAt_U= = num;     //封装指令参数,并执行指令,这里的VIL一共203条,不是MSIL的226条     h.#=zBHOdjps=(this.#=zp5urEB_sgKnN5sPVX9mxjurqsdh7nWJ3ig==(this.#=z3Ey5Z$A=, h.#=zOSg$HgU=.b)); } 

其中有几个点,
关于key即指令标识怎么来的,也就是如何取指令的,看这里:

//取指令 // Token: 0x0600241C RID: 9244 RVA: 0x0006CF2C File Offset: 0x0006B12C internal int #=zKCiIwS5PZc7nU6m85A==() {     if (!this.#=zzepStOk=)     {         throw new Exception();     }     //非跳转即顺序执行的情况下,下条指令在VIL Stream中的位置     int num = this.#=zTxm7_P0= += 4;     if (num > this.#=z1rdegSo=)     {         this.#=zTxm7_P0= = this.#=z1rdegSo=;         throw new Exception();     }     //this.#=zOSg$HgU=即VIL Stream的字节形式,这一句就是反序列化得出指令标识了     return (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 3] << 8 | (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 1] << 16 | (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 4] << 24 | (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 2]; } 

五、字符串解密过程
太长,有兴趣的同学自己跟,我们列出这段的目的是寻找对我们理解被保护下的程序执行过程,为打开思路和诊断问题打下基础。

//字符串解密,此方法调用深度太深,略,通过看局部变量的变化,拿到返回的字符串,可以帮助理解程序执行流程 这里的字符串会出现: a. "cctor" b. "TheyAreBillions.exe" c. "Log" d. 类名 e. 方法名 // #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ= // Token: 0x0600008B RID: 139 RVA: 0x000045A0 File Offset: 0x000027A0 [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)] internal static string #=zAuKOdtM=(int #=zJUrJqCXmqVi3rqXNtbpf4_w$1MCa) { 	#=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.l11ll11l111lll111 obj = #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zX2TmEXwAWH2uDIzJb_$ykHVBWImv; 	string result; 	lock (obj) 	{ 		string text = #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zX2TmEXwAWH2uDIzJb_$ykHVBWImv.get_Item(#=zJUrJqCXmqVi3rqXNtbpf4_w$1MCa); 		if (text != null) 		{ 			result = text; 		} 		else 		{ 			result = #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zAcaXirSWgb6OCMOieJ96pes=(#=zJUrJqCXmqVi3rqXNtbpf4_w$1MCa, true); 		} 	} 	return result; } 

六、程序流程控制手段

主要手段如下:
1,从程序的嵌入资源中,得到VIL Stream及其字节表示形式,顺序执行 + 跳转执行;
2,反射执行:Stream -> Seek -> Read -> 得到 Type Name -> 字符串解密 -> 通过反射初始化此类型,方法同理

七、一些建议:如何更好地分析虚拟化保护下的程序?

到这里,我们可以愉快地调试并分析程序,但同样有几个细节需要注意,否则会迷失在看不懂的代码里:
1,关注dnspy中的方法调用堆栈,
2,关注EvaluationStack,局部变量和参数变化,尽快分析出操作局部变量、方法参数和EvaluationStack的VIL即对应的C#方法,及跳转指令如brfalse.s,brtrue,ceq及ret等
3,关注类型反射关注MethodBase及Constructor的调用
4,关注字符串解密的调用及重点字符串

以上建议,目的只有一个:全面、准确地理解程序是如何执行的
划重点:逆向工作和写业务代码不一样啊,在逆向工作中,搜索引擎能帮到你的有限,所以基本功夫做扎实不会错

八、最后

回到初心,做这个分析的目的是为了改改游戏,顺便练练技术内功。

游戏对部分资源文件(.dat)加了密,经过分析就是一个带密码的标准Zip协议压缩后的文件,

  1. 如何得到密码?
a. 修改其使用的zip.dll,打印出密码 or b. 调试得出 
  1. 如何插入自己的代码?

前文提到过,插点代码程序就起不来了,但难得住我们吗?

a. 故布疑云,程序计算解压密码 读懂了程序后,发现其会根据exe本身的内容和大小,做一系列计算,得出zip包的解压缩密码 (还记得吗,当初我以为是Eaz保护后做了完备性/防篡改校验,其主要意义是保护资源,但是间接也防止了篡改,算一个一箭双雕的保护技巧吧 :|)  b. 张冠李戴,我们来代入正确密码 既然我们改了程序会导致“密码计算”出错,那直接写死个正确密码不就得了(实际上是多个文件,多套密码),  c. 偷梁换柱,载入我们修改后的dll 而使用这个密码并进行解压缩操作的dll恰好是通过上文提到的作为“EmbeddedResource”载入的,那么如法炮制,在dnspy中添加资源,并去掉程序对资源文件的解密/哈希过程,载入我们自己的dll即可 

3,自由王国开启,但仍有雾霾笼罩

爽点:
可以Hook进我们自己的代码后,基本就是进入了自由王国,想干啥干啥,配个图,实现新兵种添加:
Eazfuscator.net 2020 虚拟化保护(Virtulization)机制分析

更爽点:
我们脱掉了虚拟机保护了吗?没有,我们只是十分熟悉了它并利用规律达到我们的目的。

技术男的终极目标必须得是:写出一个脱壳机DeVirtualizer!!!

那这个就交给大家吧 ^^

(完)

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