C++写壳详解之基础篇

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本文基于Windows平台对PE文件加壳的项目,经过一个月的缓冲,决定复习总结及分享下的我的心得。

主要工具 010Editor、VS2017、x64dbg、LordPE、OD

实验平台:win10 64位

实现功能:加壳,压缩,对代码段加密。

一、加壳原理

要想弄明白怎么对PE文件加壳,首先需要对PE文件比较熟悉,而最快的熟悉PE文件的方法就是自己写一个PE解析工具和写壳了。

先只用工具010Editor完成一个手工加壳,那么就明白加壳的原理了。

首先进行手工加壳

先用VS随便生成一个exe文件,我们使用它进行实验。

可以先使用010Editor、LordPE、OD等工具查看节区个数,我实验程序的原始区段(节区)个数是8个。

1. 给PE文件添加一个新区段

修改文件头的NumberOfSection

使用010Editor打开测试程序,按alt+4出现一个模板菜单找到NumberOfSection把该数字加1,这里改为了9。

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2. 设置新的区段头

添加保存之后, 重新运行010Editor的模板(或者重启010),区段就增加了一个。

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设置整个新增加的区段的数据,主要需要设置的字段如下:

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① 区段名(可选)

② 区段数据的实际字节数Misc.VirtualSize

③ 区段的VirtualAddress(区段数据在内存中的RVA),此值必须是: 上一个区段的VirtualAddress + 上一个区段经内存对齐粒度对齐后的大小(内存对齐大小是0x1000的整数倍)

④ 区段以文件对齐粒度对齐后的大小SizeOfRawData(文件对齐大小是0x200的整数倍)

⑤ 区段的PointerToRawData(区段数据在文件中的偏移),此值必须是:上一个区段的PointerToRawData + 上一个区段的SizeOfRawData

⑥ 区段属性主要设置区段为可读可写可执行如下图

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对比上一个区段修改新添加的区段里的字段。

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3. 添加数段数据

区段头内容虽然设置好了,但真正重要的区段里的数据还需要插入到文件中,以扩充文件的大小,因为区段头只是一个相当于目录的存在,如果只有目录而没有内容,就会造成这个文件成为一个无效的PE文件。

把010Editor里的数据页滚动到最下面按Ctrl+shift+i添加200h个(16进制)字节

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4. 修改PE文件的扩展头的SizeofImage

现在PE文件已经被扩充了大小,扩展头中的映像大小必须更新,否则当PE文件加载到内存后,新区段的数据将无法得到正常加载。

这个字段的值记录的是一个PE文件在内存中的大小,可以将之设置为: 最后一个区段在内存中的位置 + 最后一个区段在内存中的大小,即:
OptionalHeader.SizeofImage = 最后一个区段.VirtualAddress + 最后一个区段.SizeOfRawData按内存对齐粒度对齐的大小

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保存之后,运行该程序,就能正常运行(中间某些环节操作错了就会导致该文件无法正常运行)到此添加区段成功了。那么加壳也就成功了90%,这个新区段之后称为壳代码段。

5. 添加壳代码

先找到扩展头的DLL属性字段,去掉随机基址,把40 81改为 00 81后保存。

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在这里为了方便,就使用LordPE来操作剩下的步骤了,先记录原始的OEP入口点为11055,把他改为新区段的RVA 1F000然后点击保存。

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然后再使用OD打开,进入到入口点就是41F000,因为默认加载基址是0x400000, 发现全是00 00 00的字节,没用内容。把第一行代码改为跳转到原来的入口点jmp 0x411055,然后打一个补丁,程序就能正常运行了。

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这就是一个完整的壳流程了,虽然这个壳的内容只有一条跳转到原入口点的代码,但万丈高楼平地起。基础的东西弄懂了后面才能少遇见一些坑!

二、为什么用C++写壳?

我的答案是简单、便捷、方便新手入门。

很多常见的壳都用汇编写的,确实,汇编确实可以写出很多短小精悍、骚操作的代码,这是C++所没有的,但是C++支持内联汇编,在一定程度上弥补了它的不足。

使用DLL动态库文件保存壳代码,我们称它为存根部分(stub),直接把这个文件里的内容移植到我们新添加的区段里面,因为PE文件涉及到重定位,而DLL也是一个PE文件,移植后里面的数据就变得很容易修复了。

三、C++加壳流程

1. 处理加壳程序

在加壳过程中,有一个加壳器程序和stub.dll两个文件,加壳器程序会把原文件(要加壳的文件)以文件方式读取到堆内存,它还是以文件对齐粒度(200h)对齐的,而stub.dll是以不处理的方式读取到了内存中,它是以内存粒度(1000h)对齐的。

使用LoadLibraryExA加载DLL并且第三个参数使用DONT_RESOLVE_DLL_REFERENCES的时候,他就不会对这个文件进行重定位等操作,是以原始形态加载到内存。

//将DLL以不会执行代码的标志加载到进程中. HMODULE hStubDll = LoadLibraryExA("Stub.dll"0,
DONT_RESOLVE_DLL_REFERENCES);

再自定义一个共享头文件share.h,这个文件保存一些加壳程序和stub.dll中都会用到的一些数据,封装的函数,及共用的结构体!

流程如下:

① 使用加壳器给被加壳程序添加新区段。

② 加密/压缩被加壳程序。

③ 将stub的代码段移植到新区段。

④ 将被加壳程序的OEP记录到share.h中。

⑤ 将被加壳程序的EP设置到新区段。

⑥ 去掉随机基址。

⑦ 保存为新文件。

移植数据到新区段,把整个stub.dll的代码段.text移植到目标文件新添加的区段中,这样就完成了最简单加壳操作。

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当然事实上并没有那么简单,stub.dll里的.text段里面的数据需要先进行重定位修复,修复完成后再移植过去,这样壳区段才能正常运行起来。

首先根据stub.dll的重定位表获取出stub.dll中.text段需要重定位的数据,然后把该数据

① 减去原始基址
② 减去原始代码段Rva
③ 加上新基址(exe目标文件)
④ 加上新Rva    (exe中新添加的区段RVA)

用C++写代码,首先封装了很多常用的函数,如获取DOS头和NT头,区段头等。这样会节省后面大量敲代码的时间。

//获取DOS头 PIMAGE_DOS_HEADER GetDosHeader(char* pBase) { return (PIMAGE_DOS_HEADER)pBase;
} //获取NT头 PIMAGE_NT_HEADERS GetNtHeader(char* pBase) { return (PIMAGE_NT_HEADERS)
(GetDosHeader(pBase)->e_lfanew + (DWORD)pBase);
}

例如获取NT头:

auto pNt = (PIMAGE_NT_HEADERS)GetNtHeader(pBase);
C++里auto的功能是自动获取后面数据类型,这也体现了C++的强大之处。

完整重定位代码:

//修复stub的重定位 void FixStubReloc(char* pTarBuff, char*& hModule,DWORD dwNewBase,DWORD dwNewSecRva) { //获取sutb.dll重定位va auto pReloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)
(GetOptHeader(hModule)->DataDirectory[5].VirtualAddress
+ hModule); //获取stub.dll的.text区段的Rva DWORD dwTextRva = (DWORD)GetSecHeader(hModule, ".text")->VirtualAddress; //修复重定位 while (pReloc->SizeOfBlock)
{ struct TypeOffset { WORD offset : 12;
WORD type : 4;
};
TypeOffset* pTyOf = (TypeOffset*)(pReloc + 1);
DWORD dwCount = (pReloc->SizeOfBlock - 8) / 2; for (size_t i = 0; i < dwCount; i++)
{ if(pTyOf[i].type != 3) continue; //要修复的Rva DWORD dwFixRva = pTyOf[i].offset + pReloc->VirtualAddress; //要修复的地址 DWORD* pFixAddr = (DWORD*)(dwFixRva + (DWORD)hModule);
DWORD dwOldProc;
VirtualProtect(pFixAddr, 4, PAGE_READWRITE, &dwOldProc);
*pFixAddr -= (DWORD)hModule; //减去原始基址 *pFixAddr -= dwTextRva; //减去原始代码段Rva *pFixAddr += dwNewBase; //加上新基址 *pFixAddr += dwNewSecRva; //加上新Rva VirtualProtect(pFixAddr, 4, dwOldProc, &dwOldProc);
} //指向下一个重定位块 pReloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)
((DWORD)pReloc + pReloc->SizeOfBlock);
}
}

现在只是暂时搭建一个壳框架所以先不处理随机基址的问题,所以要去掉随机基址,后期再来解决随机基址的问题。

2. 处理stub.dll

配置stub工程
将工程设置release版本,如果不想代码被优化,可以禁止优化。

大概流程如下:

① 将数据段,只读数据段和代码段进行合并

② 编写代码获取API的地址

③ 加入混淆指令,反调试

④ 解密/解压缩

⑤ 加密IAT等等

之后会把存根文件stub.dll的.data,.rdata这2个区段合并到.text段并设置为可读可写可执行属性,需要前置代码

//把数据段融入代码段 #pragma comment(linker,"/merge:.data=.text") //把只读数据段融入代码段 #pragma comment(linker,"/merge:.rdata=.text") //设置代码段为可读可写可执行 #pragma comment(linker,"/section:.text,RWE")

根据之前说的已经知道壳区段就是新添加的区段了,里面将保存移植过来的stub的.text段里的所有内容,称之为壳代码。

而使用壳代码的时候要注意,因为加完壳后,在壳代码中无法使用导入表,因此,需要自己动态获取需要使用的API函数的地址。

只要获取到LoadLibraryExA和GetProcAddress两个函数的地址,我们就可以根据LoadLibraryExA来获取任意模块dll的基地址,再使用GetProcAddress函数获取到任意API函数的地址了。

根据kernel32基址可获取到GetProcAddress地址。

下面是我获取kernel32基址的内联汇编代码。

__as
{
push esi;
mov esi, fs:[0x30]; //得到PEB地址 mov esi, [esi + 0xc]//指向PEB_LDR_DATA结构的首地址 mov esi, [esi + 0x1c];//一个双向链表的地址 mov esi, [esi]//得到第2个条目kernelBase的链表 mov esi, [esi]//得到第3个条目kernel32的链表(win10系统) mov esi, [esi + 0x8]//kernel32.dll地址 mov g_hKernel32, esi;
pop esi;
}

然后是获取GetProcAddress函数的汇编代码,可以使用C语言方式获取,但我觉得用汇编写,它就这样赤裸裸呈现,能更加清晰的了解找到一个函数地址的过程。

//获取GetProcAddress函数地址 void MyGetFunAddress()
{
__asm
{
pushad;
mov ebp, esp; sub esp, 0xc;
mov edx, g_hKernel32;
mov esi, [edx + 0x3c]//NT头的RVA lea esi, [esi + edx]//NT头的VA mov esi, [esi + 0x78]//Export的Rva lea edi, [esi + edx]//Export的Va mov esi, [edi + 0x1c]//Eat的Rva lea esi, [esi + edx]//Eat的Va mov[ebp - 0x4], esi; //保存Eat mov esi, [edi + 0x20]//Ent的Rva lea esi, [esi + edx]//Ent的Va mov[ebp - 0x8], esi; //保存Ent mov esi, [edi + 0x24]//Eot的Rva lea esi, [esi + edx]//Eot的Va mov[ebp - 0xc], esi; //保存Eot xor ecx, ecx;
jmp _First;
_Zero:
inc ecx;
_First:
mov esi, [ebp - 0x8]; //Ent的Va mov esi, [esi + ecx * 4]//FunName的Rva lea esi, [esi + edx]//FunName的Va cmp dword ptr[esi], 050746547h;// 47657450 726F6341 64647265 7373; jne _Zero; // 上面的16进制是GetProcAddress的ASCII cmp dword ptr[esi + 4], 041636f72h;
jne _Zero;
cmp dword ptr[esi + 8], 065726464h;
jne _Zero;
cmp word ptr[esi + 0ch], 07373h;
jne _Zero;
xor ebx,ebx
mov esi, [ebp - 0xc]//Eot的Va mov bx, [esi + ecx * 2]//得到序号 mov esi, [ebp - 0x4]//Eat的Va mov esi, [esi + ebx * 4]//FunAddr的Rva lea eax, [esi + edx]//FunAddr mov MyGetProcAddress, eax;
add esp, 0xc;
popad;
}
}

然后再获取下MessageBoxW函数,弹出一个对话框,测试是否成功。

//运行函数 void RunFun() {
MyLoadLibraryExA = (FuLoadLibraryExA)MyGetProcAddress(g_hKernel32, "LoadLibraryExA");
g_hUser32 = MyLoadLibraryExA("user32.dll"00);
MyMessageBoxW = (FuMessageBoxW)MyGetProcAddress(g_hUser32, "MessageBoxW");
MyMessageBoxW(0L"大家好我是一个壳"L"提示"0);
}

它在运行原代码之前先运行了壳代码,测试成功。

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四、代码段加密

我们在逆向破解的时候通常第一方法是找到关键字符串,关键代码等,他们都是存在于代码段的,那么只要把代码段进行加密,这种方式就不可行了。

先在加壳器中加密,这使用简单的亦或加密。

//加密代码段 //1.获取代码段首地址 char* pTarText = GetSecHeader(pTarBuff, ".text")->PointerToRawData + pTarBuff; //2.获取代码段实际大小 int nSize = GetSecHeader(pTarBuff, ".text")->Misc.VirtualSize; for (int i = 0; i < nSize; ++i)
{
pTarText[i] ^= 0x15;
}

再到壳代码里解密,自己写了一个对比字符串的函数。

//自写strcmp int StrCmpText(const char* pStr, char* pBuff) { int nFlag = 1;
__asm
{
mov esi, pStr;
mov edi, pBuff;
mov ecx, 0x6;
cld;
repe cmpsb;
je _end;
mov nFlag, 0;
_end:
} return nFlag;
}
//解密 void Decryption() { //获取.text的区段头 auto pNt = GetNtHeader((char*)g_hModule);
DWORD dwSecNum = pNt->FileHeader.NumberOfSections; auto pSec = IMAGE_FIRST_SECTION(pNt); //找到代码区段 for (size_t i = 0; i < dwSecNum; i++)
{ if (StrCmpText(".text", (char*)pSec[i].Name))
{
pSec += i; break;
}
} //获取代码段首地址 char* pTarText = pSec->VirtualAddress + (char*)g_hModule; int nSize = pSec->Misc.VirtualSize;
DWORD old = 0; //解密代码段 MyVirtualProtect(pTarText, nSize, PAGE_READWRITE, &old); for (int i = 0; i < nSize; ++i) {
pTarText[i] ^= 0x15;
}
MyVirtualProtect(pTarText, nSize, old, &old);
}

五、压缩

压缩是一个比较复杂的过程,对于一个主要功能的加密的壳来说,压缩也有一定的加密效果,如果使用了一些加密库加密,即使你压缩了,会发现加壳后的文件比没加壳之前还要大!

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这说一下压缩大概思路,首先不能压缩头部,考虑到后面要处理TLS,还有一个程序的图标在资源段,所以不压缩这两个段。

在加壳器中把原文件的中除了.tls和.rsrc段的其他段的数据一个一个的按顺序取出来,然后拼接在一起,然后对这份拼接后数据进行一个整体的压缩,之后需要再添加一个区段专门用于存放压缩后的数据,这个过程中,需要把压缩后的区段的文件偏移和文件大小都清零,如下图所示,把.tsl段和.rsrc段移动到头部的后面。

值得注意的是没有处理TLS时要把TLS表的RVA和大小清零,TLS在数据目录表的第九项。

auto pData = GetOptHeader(pTarBuff)->DataDirectory;
pData[9].Size = 0;
pData[9].VirtualAddress = 0;

运行时,先在壳代码中进行解压缩,再解密,然后程序就能正常运行了。

到此一个简单的加密压缩壳就完成了,在这个过程中实际出现了很多bug,因为涉及到DLL文件无法用VS调试, 所以使用OD或者x64dbg进行调试,推荐使用x64dbg(x32dbg),这个软件一直在更新,而且字符串提示更友好,更方便快捷。OD主要用于脱壳破解,逆向还是x64dbg更方便。

最后再说一下VS2017使用配置:

有2个工程文件 一个是加壳器,一个是sutb。

加壳器使用x32debug编译

sutb使用x32Release编译

找到工程所在文件夹,新建一个bin目录,把这两个工程属性中的输出目录改为bin,这样操作起来方便一些,不改也行,但是加载stub时路径就要填写正确才行。

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一个壳的基本框架就搭建完成了,而加壳主要是为了防止被别人破解,所以接下来就可以执行加密操作了,下一次再说说IAT加密,Hash加密,动态解密,反调试等技术吧。

附上源码,源码里没有压缩,之后再发吧。


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文章来源:看雪论坛

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