🍔 A x86 Script Instruction Virtual Machine
vm86
The x86 Script Instruction Virtual Machine
Introduction
This is a very simple and lightweight x86 virtual machine which can load and run the assembly code from ida pro directly.
Features
- Supports cross-platform and it’s able to run the x86 assembly code on linux, windows, maxosx, android and ios …
- Supports the frequently-used x86 assembly instruction (.e.g logical operations, goto, loop, call, stack operations …)
- Supports call the third-party library interfaces. (.e.g libc …)
- We can pass arguments and get the return results after running.
- Supports thread-safe.
- Does not support arm64 and only for 32-bits architecture
Example
We get one assemble code from ida pro first and this code will call the libc api: printf
sub_hello proc near
arg_0 = dword ptr 8
.data
format db \"hello: %x\", 0ah, 0dh, 0
off_5A74B0 dd offset loc_6B2B50 ; DATA XREF: sub_589100+1832r
dd offset loc_58A945 ; jump table for switch statement
.code
; hi
push ebp ;hello
mov ebp, esp
loc_6B2B50: ; CODE XREF: sub_6B2B40+8j
push eax
mov eax, [ebp+arg_0]
push eax
mov eax, offset format
push eax
call printf
add esp, 4
pop eax
mov ecx, 1
jmp ds:off_5A74B0[ecx*4]
loc_58A945:
push eax
mov eax, [ebp+arg_0]
push eax
mov eax, offset format
push eax
call printf
add esp, 4
pop eax
end:
mov esp, ebp
pop ebp
retn
sub_hello endp
And we call it in c language first.
sub_hello(31415926);
The output results:
hello: 31415926
hello: 31415926
Nextly, we attempt to load this asm code using our x86 virtual machine.
static tb_void_t vm86_demo_proc_exec_hello(tb_uint32_t value)
{
// the code
static tb_char_t const s_code_sub_hello[] =
{
"sub_hello proc near \n\
arg_0 = dword ptr 8 \n\
.data \n\
format db \"hello: %x\", 0ah, 0dh, 0 \n\
\n\
off_5A74B0 dd offset loc_6B2B50 ; DATA XREF: sub_589100+1832r \n\
dd offset loc_58A945 ; jump table for switch statement \n\
\n\
.code \n\
; hi\n\
push ebp ;hello \n\
mov ebp, esp \n\
\n\
loc_6B2B50: ; CODE XREF: sub_6B2B40+8j\n\
push eax \n\
mov eax, [ebp+arg_0] \n\
push eax \n\
mov eax, offset format \n\
push eax \n\
call printf \n\
add esp, 4 \n\
pop eax \n\
\n\
mov ecx, 1\n\
jmp ds:off_5A74B0[ecx*4]\n\
\n\
loc_58A945:\n\
push eax \n\
mov eax, [ebp+arg_0] \n\
push eax \n\
mov eax, offset format \n\
push eax \n\
call printf \n\
add esp, 4 \n\
pop eax \n\
\n\
end:\n\
mov esp, ebp \n\
pop ebp \n\
retn \n\
sub_hello endp \n\
"
};
// the machine
vm86_machine_ref_t machine = vm86_machine();
if (machine)
{
// the lock
tb_spinlock_ref_t lock = vm86_machine_lock(machine);
// enter
tb_spinlock_enter(lock);
// the stack
vm86_stack_ref_t stack = vm86_machine_stack(machine);
// compile proc
vm86_proc_ref_t proc = vm86_text_compile(vm86_machine_text(machine), s_code_sub_hello, sizeof(s_code_sub_hello));
if (proc)
{
// add function
vm86_machine_function_set(machine, "printf", vm86_demo_proc_func_printf);
// init arguments
vm86_stack_push(stack, value);
// done proc
vm86_proc_done(proc);
// restore stack
vm86_stack_pop(stack, tb_null);
// trace
tb_trace_i("sub_hello(%x)", value);
}
// leave
tb_spinlock_leave(lock);
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
// call this function: sub_hello(0x31415926)
vm86_demo_proc_exec_hello(0x31415926);
}
The output results:
hello: 31415926
hello: 31415926
Compilation
Please install xmake first!
Compile project on macosx
$ sudo brew install xmake
$ xmake f -a i386
$ xmake
Compile project on linux
$ git clone https://github.com/waruqi/xmake.git
$ cd xmake
$ sudo ./install
$
$ cd vm86
$ xmake f -a i386
$ xmake
Compile project on windows
Downloads https://github.com/waruqi/xmake/archive/master.zip first.
Extracts it and run install.bat
Lastly, we start compiling vm86 project.
$ xmake
Compile project for android
$ cd vm86
$ xmake f -p android --ndk=/xxx/ndk
$ xmake
Running
$ xmake r demo
Ida scripts
The script files: export_function.idc and export_data.idc in the project directory (idc)
can help us to export the given assembly function and data from the ida pro.
Contacts
- Email:
- Website:
x86汇编指令脚本虚拟机
简介
这是一个可以直接解释执行从ida pro里面提取出来的x86汇编代码的虚拟机。
非常精简，整体架构上不能跟那些成熟的虚拟机相比，主要目标是够用、能用、轻量就行，如果觉得代码架构设计的不是很好的话，也不用过于吐槽哈。。
虽然我还有写过两个比较成熟的虚拟机项目（jvm和avm），虽然架构上比这个更完善，更容易扩展，功能也更强大
但是毕竟是给公司写的，没法拿出来分享。。
背景
先说说，为什么要写这个东西。。
之前有段时间，我在用ida逆向分析某些程序的算法，并且要把它提取出来将其跨平台运行，这个时候我首先考虑到是ida的F5插件
毕竟这个可以直接反成c/c代码，还是很强大的，基本上98%的x86汇编代码，我在通过f5还原成c/c代码后，都能正常运行。
原本我以为可以万事大吉了，不过就在当我沾沾自喜的时候，发现其中某个汇编函数的c代码，死活就是运行不正常，输出结果不对。
而且那个函数偏偏代码量出奇的大，光c代码就有上万行，而且里面还对数据结构和明文都做了变换和加密，要是慢慢调试的话，得痛苦死。。哎。。
没办法，只好另想出路，既然ida还原c有时候不一定完全准确，但是其汇编代码的准确度还是可以保证的，并且从ida中提取的汇编代码
基本上，不用怎么改，就能编译通过，因此，我先验证了下直接编译汇编代码，运行看看结果对不对。。
结果跟我想的一样，是ok的。。那么问题来了。。
既然汇编运行结果正常，那怎么把它整成跨平台运行呢，直接从编译后x86的指令集进行模拟？工作量有点大，得不偿失。。
有没有取巧些办法呢？当然有，那就是直接解析和运行源码级的x86汇编代码，相当于写个轻量级的精简版x86的脚本虚拟机，来把它运行起来。。
听上去，貌似更麻烦了，其实由于这里只要能够跑通部分需要的汇编指令就行了，因此写个精简版的还是很方便，不需要多少工作量
我前前后后，也就花了一个礼拜就搞定了，非常精简，当然也不完善（也没必要哈，不能跟那些大部头相比）
我的目标就是够用就行，因此我写的差不多厚，就尝试去加载之前有问题的汇编代码，如果发现有指令没实现，那就去实现它，直到跑通为主。。
最后测试结果：
可以正常跑通那个十几万行的汇编代码，并且在arm下运行的性能还算ok，至少满足我的个人需求了。。: )
特性
- 跨平台运行支持，可以在windows、linux、macosx以及android, ios上运行x86的汇编代码。。
- 支持常用x86汇编指令（例如，逻辑操作，跳转，循环，调用，压栈等指令）
- 支持函数间跳转，以及第三方api调用
- 支持参数传入，以及运行结束后，返回值的获取
- 虚拟机的运行粒度为单个函数，函数间的跳转可以通过多个虚拟机实例来完成（轻量的，性能影响不大）
- 支持线程安全
- 暂时不支持arm64，只能在32位下运行（有兴趣的同学可以自行修改）
例子
我们先从ida中提取一段汇编代码，这段汇编主要是printf库函数打印外部传入的数值
sub_hello proc near
arg_0 = dword ptr 8
.data
format db \"hello: %x\", 0ah, 0dh, 0
off_5A74B0 dd offset loc_6B2B50 ; DATA XREF: sub_589100+1832r
dd offset loc_58A945 ; jump table for switch statement
.code
; hi
push ebp ;hello
mov ebp, esp
loc_6B2B50: ; CODE XREF: sub_6B2B40+8j
push eax
mov eax, [ebp+arg_0]
push eax
mov eax, offset format
push eax
call printf
add esp, 4
pop eax
mov ecx, 1
jmp ds:off_5A74B0[ecx*4]
loc_58A945:
push eax
mov eax, [ebp+arg_0]
push eax
mov eax, offset format
push eax
call printf
add esp, 4
pop eax
end:
mov esp, ebp
pop ebp
retn
sub_hello endp
如果用c来调用的话，就是
sub_hello(31415926);
输出结果：
hello: 31415926
hello: 31415926
接下来我们把这段汇编直接放到我们的虚拟机里面执行：
static tb_void_t vm86_demo_proc_exec_hello(tb_uint32_t value)
{
// 上述汇编代码的字符串表示
static tb_char_t const s_code_sub_hello[] =
{
"sub_hello proc near \n\
arg_0 = dword ptr 8 \n\
.data \n\
format db \"hello: %x\", 0ah, 0dh, 0 \n\
\n\
off_5A74B0 dd offset loc_6B2B50 ; DATA XREF: sub_589100+1832r \n\
dd offset loc_58A945 ; jump table for switch statement \n\
\n\
.code \n\
; hi\n\
push ebp ;hello \n\
mov ebp, esp \n\
\n\
loc_6B2B50: ; CODE XREF: sub_6B2B40+8j\n\
push eax \n\
mov eax, [ebp+arg_0] \n\
push eax \n\
mov eax, offset format \n\
push eax \n\
call printf \n\
add esp, 4 \n\
pop eax \n\
\n\
mov ecx, 1\n\
jmp ds:off_5A74B0[ecx*4]\n\
\n\
loc_58A945:\n\
push eax \n\
mov eax, [ebp+arg_0] \n\
push eax \n\
mov eax, offset format \n\
push eax \n\
call printf \n\
add esp, 4 \n\
pop eax \n\
\n\
end:\n\
mov esp, ebp \n\
pop ebp \n\
retn \n\
sub_hello endp \n\
"
};
// 定义一个虚拟机
vm86_machine_ref_t machine = vm86_machine();
if (machine)
{
// 锁定虚拟机，保证线程安全（这个根据需要，可选）
tb_spinlock_ref_t lock = vm86_machine_lock(machine);
tb_spinlock_enter(lock);
// 获取虚拟机的堆栈
vm86_stack_ref_t stack = vm86_machine_stack(machine);
// 编译上面的汇编代码，并生成一个过程对象的引用
vm86_proc_ref_t proc = vm86_text_compile(vm86_machine_text(machine), s_code_sub_hello, sizeof(s_code_sub_hello));
if (proc)
{
// 添加汇编里面需要调用到的外部库函数
vm86_machine_function_set(machine, "printf", vm86_demo_proc_func_printf);
// 初始化调用参数
vm86_stack_push(stack, value);
// 执行这个汇编代码
vm86_proc_done(proc);
// 恢复堆栈，获取返回值（这里是void的，传null就行了）
vm86_stack_pop(stack, tb_null);
}
// 解锁虚拟机
tb_spinlock_leave(lock);
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
// 执行这个汇编函数：sub_hello(0x31415926)
vm86_demo_proc_exec_hello(0x31415926);
}
如果ok，那么输出结果当然也是：
hello: 31415926
hello: 31415926
编译
需要先安装xmake，请到xmake官方文档库查看各个平台的安装流程。
在 macosx 上编译
注：新系统已经默认不支持i386编译，缺少相关系统库
$ xmake f -a i386
$ xmake
在 linux 上编译
$ xmake f -a i386
$ xmake
在 windows 上编译
$ xmake
编译android版本
$ xmake f -p android --ndk=/xxx/ndk
$ xmake
运行
运行测试程序：
$ xmake r demo
后话
最后，在项目的idc目录下，有两个脚本工具：export_function.idc 和 export_data.idc 可以用来辅助我们从ida中导出指定的汇编函数和数据
联系方式
- Email:
- Website:
- QQ(group):
- 343118190(full), 662147501
- Telegram(group):