羽夏壳世界——异或加密的实现 - 寂静的羽夏 - JOYK Joy of Geek, Geek News, Link all geek

此系列是本人一个字一个字码出来的，包括代码实现和效果截图。如有好的建议，欢迎反馈。码字不易，如果本篇文章有帮助你的，如有闲钱，可以打赏支持我的创作。如想转载，请把我的转载信息附在文章后面，并声明我的个人信息和本人博客地址即可，但必须事先通知我。

你如果是从中间插过来看的，请仔细阅读 羽夏壳世界——序 ，方便学习本教程。

由于展示最基本最简单的实现，使用算法加密就没用复杂的。如果使用比较复杂的加密，首先你在C++代码层面和汇编层面要有配套的代码，C++负责加密，汇编负责自我解密，否则你加密完了，结果加密后的PE文件自己又解密不了，这就很尴尬。
在所有加密算法，异或加密是最简单的，也是最好是实现的。我们来介绍异或加密的原理。
已知两个数A和B，如果A xor B = C，则C xor B = A，其中xor表示异或运算符。如果不理解，这个是入门编程的最基本的知识，请自行补缺，这里我就不唠叨了。

异或加密的实现

下面是我们实现异或加密的相关函数：

//
// 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 （寂静的羽夏）
// 
//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.
// 
// 注意：你不能将该项目用于任何商业用途，除非你获得了我的授权！该项目用来
// 教初学者什么是 PE 结构和 PE 文件加壳程序是如何工作的。
//

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，此处的 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);

        //确保此时 rax 或 eax 存放的是 ImageBase ，否则是未定义行为
        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);

        //确保此时 rax 或 eax 存放的是 ImageBase ，否则是未定义行为
        if (NeedReloc)
            RelocationSection(a);

        a.pop(x86::edi);
        a.pop(x86::ecx);

        a.ret();

        shellcode = a.bufferData();
        ccount = holder.codeSize();
    }

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

    //加密完毕，写 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++代码层面，加密代码区内容相关的代码如下：

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

^表示异或运算符，在汇编层面，以64位为例，实现如下所示：

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);

可以看出来汇编写起来比写C++代码麻烦多了，里面有一些代码可能有一些其他的考虑，我们这里说一下：
首先是FakeProtect，这个就是生成花指令，这里不多说，后面在介绍。还有一个函数比较注意RelocationSection，这个函数是用来生成做重定位的汇编代码的，为什么要有这个函数呢？
比如我只有异或加密，我们是在硬编码的层面进行的加密，PE被加载进入的时候如果基址不和预想的那样，就会查是否有重定位表，如果有的话就解析并修复。但是，我们的代码是加密的，而重定位表没做修改，它就会错误的把被加密的硬编码进行重定位，这个是不能够允许的。所以我们需要摧毁重定位表，可以看到CWingProtect::Proctect里面有一个函数DestoryRelocation，这个作用就是用来销毁它的，不让PE加载器帮我们做重定位。
综上所述，我们需要自己做重定位，我们需要在汇编层面来实现重定位表的修复，我们来看一下相关代码：

//
// 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 （寂静的羽夏）
// 
//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.
// 
// 注意：你不能将该项目用于任何商业用途，除非你获得了我的授权！该项目用来
// 教初学者什么是 PE 结构和 PE 文件加壳程序是如何工作的。
//

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);        //征用 rsi
        a.mov(x86::rsi, rdd.VirtualAddress);    //重定位表基址
        a.add(x86::rsi, x86::rax);

        a.push(x86::rdx);    //征用 rdx

        a.push(x86::r10);
        a.mov(x86::r10, peinfo.ImageBase);    //PE 加载后，该值会被重定位，只能写死
        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);        //此时 rdi 为加载到内存的虚拟基址地址
        //计数
        a.mov(x86::ecx, x86::dword_ptr(x86::rsi, 4));
        a.sub(x86::ecx, 8);
        a.shr(x86::ecx, 1);    //此时为重定位表的真实项目个数
        a.add(x86::rsi, 8);    //将指针指向该索引下的第一个重定位项目

        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);    //重新指向表头
        a.mov(x86::edx, x86::dword_ptr(x86::rsi, 4));
        a.add(x86::rsi, x86::rdx);        //指向下一个
        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);    //释放 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);        //征用 rsi
        a.mov(x86::esi, rdd.VirtualAddress);    //重定位表基址
        a.add(x86::esi, x86::eax);

        a.push(x86::edx);    //征用 edx

        a.push((DWORD32)peinfo.ImageBase);    //x86寄存器没那么多，只能自己维护一个局部变量
        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);        //此时 rdi 为加载到内存的虚拟基址地址
        //计数
        a.mov(x86::ecx, x86::dword_ptr(x86::esi, 4));
        a.sub(x86::ecx, 8);
        a.shr(x86::ecx, 1);    //此时为重定位表的真实项目个数
        a.add(x86::esi, 8);    //将指针指向该索引下的第一个重定位项目

        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);    //使用局部变量
        a.mov(x86::eax, x86::dword_ptr(x86::esp, 4));    //注意被 push 了一个，所以加个偏移
        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);    //重新指向表头
        a.mov(x86::edx, x86::dword_ptr(x86::esi, 4));
        a.add(x86::esi, x86::rdx);        //指向下一个
        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);        //释放局部变量
        a.pop(x86::edx);
        a.pop(x86::esi);    //释放 rsi 自由身

        a.pop(x86::ecx);
        a.pop(x86::edi);
    }

    //将所有的节全部改为可写
    auto length = peinfo.NumberOfSections;
    for (UINT i = 0; i < length; i++)
    {
        ((PIMAGE_SECTION_HEADER)TranModPEWapper(&peinfo.PSectionHeaders[i]))
            ->Characteristics |= IMAGE_SCN_MEM_WRITE;
    }
}

对于以上代码你可能有一些疑问，我这里说一下：
为什么调用a.nop()来生成没有用的指令，这个是我用来方便调试我生成的ShellCode用的，否则会生成一大坨汇编到后来自己也不清楚自己在调试啥的，通过这个nop我就可以清楚的直到我到那里了，如果出错的话我也方便进行定位。
此函数最后生成完ShellCode之后又将所有的节全部改为可写属性，这是为什么呢？因为线性内存是有属性的，如果我没有将其设置可写，如果它是只读内存，如果我对它做重定位修改的话，就会报内存访问错误，导致程序崩溃。
怎么用汇编来解析重定位表，这里就不赘述了。

ShellCode 编写注意事项

在编写ShellCode代码的时候，请一定保证如下原则，避免一些麻烦，否则会出现出乎意料的错误：

除了 eax / rax 其他寄存器用到的话，一定要注意保存好，因为其它函数调用有各种调用约定，一定不要影响它们，否则会出错。为什么要对 eax / rax 区别对待，因为通常来说它只用做返回值，调用函数返回结果一定会修改它，所以大可不必。
在使用 ASMJIT 生成汇编的时候，使用类似 MOV 的指令的时候，一定要注意如果要写入多大的数据一定要在目标操作数体现数来，比如要移动 WORD 大小的话，用 ax 就不要用 eax，否则它正常生成汇编指令不报错，结果和你想生成的代码不一样。
一定要注意堆栈平衡，这个是非常重要的东西，在64位尤甚，32位的操作系统也是十分注意堆栈平衡的。

羽夏壳世界——压缩代码的实现

羽夏壳世界——异或加密的实现 - 寂静的羽夏

异或加密的实现

ShellCode 编写注意事项

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