【原创】Themida 2260 虚拟机 FISH 初探(一)

标题: 【原创】Themida 2260 虚拟机 FISH 初探(一)
作者: xiaohang
时间: 2016-03-03,00:39:37
链接: http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=208207

引用:

标题: 【原创】Themida 2260 虚拟机 FISH 初探（二）
作者: xiaohang
时间: 2016-03-03,14:35:18
链接: http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=208217

这篇文章摘自一年前我的工作笔记，早就想放上来的，由于我懒，一直懒得整理编辑，老婆出差，闲着也是闲着，所以下定决心整理了一下，发出来抛砖引玉
以下是正文

Themida 2260 VM FISH 初探

by xiaohang99

前言：
著名的反虚拟机插件Oreans UnVirtualizer 已经升级到1.8 ，完全支持了对Themida 2.2.6.0 的FISH 虚拟机生成代码的还原。
下面摘录自Oreans UnVirtualizer 的更新信息：

引用:

[v1.8]
- FISH BLACK variant avaible
- Fixed deofuscation order (GenV6)
- New deofucation scheme for FISH machine
- New smart code tracer for FISH machines
- Stack sort for FISH commands
- Improved management of memory (faster deofuscation)
- Added movzx reg32, [esp+eax+memoffset] on CISC machines
- Added a message prompt when the opcode buffer is not enough
- Added LEAVE instruction for FISH machines
- Added support for CALLs to VM section in FISH machines
- CHECK_PROTECTION macro disabled, now it must be restored by hand
- Fixed QWORD incorrect names for some opcodes
- Fixed a problem when deofuscating RISC machines

我尝试着通过对Oreans UnVirtualizer (以下称之为OU)的逆向，来学习Themida的FISH VM结构，有所心得，整理笔记，以成此文。
一下的内容是对VM FISH White 进行的分析，其他颜色的虚拟机可能部分适用，毕竟原理还是一样的。

VM FISH虚拟机的结构
VM FISH 虚拟机在我看来有些类似之前的CISC和RISC的组合，包含了两种指令集的特色，以增加逆向的难度。VM FISH white的结构大概可以分6个部分，他们分别是引导区域、VM入口、Handler表、Handler代码、VM context以及 OP code存储区。
引导区域
这个比较简单,引导区调用自程序代码段，主要任务是PUSH两个立即数，第一个是要使用的OP code 所保存的偏移量，第二个是第一个调用的handler序号。

注意堆栈是先进后出的，所以在栈顶的是handler的序号。

VM入口
和之前的CSIC类似，完成几个标准动作
1、首先是保存当前寄存器
2、计算VM context的偏移量
3、检测虚拟机的线程安全
4、保存参数如ImageBase和OP code 偏移
5、计算handler表的偏移
6、检测handler表是否已初始化，否则进行初始化
7、通过引导区给出的第一个handler序号，跳转到相应的handler开始VM的运行

这部分其实和CSIC比较起来没什么变化，所以初看起来就是CSIC，但是真正的变化在进入handler运行之后。

Handler表
这部分也没什么特别好说的，保存的是每个handler的偏移量，在VM入口中被初始化后就是绝对地址了。寻址方式就是一个数组，handler id 乘以4 加上handler表的基地址，就是相应handler 的指针了。

Handler 代码区
Handler 表往上看就是Handler代码区，handler表中每个指针都指向这一段区域的handler开始的位置。

VM context
Handler代码段往上看就是VM context了，保存了所有虚拟机运行过程中的数据，很类似CISC的VM context，只是这里要大很多，每个handler在读写context的时候都会有变化，不会有固定的类似CISC中专门的地方用来模拟eax的情况出现。

OP code存储区
这个就不解释了，保护时生成的OP code 就保存在这里。

VM FISH的Handler

Handler是VM Fish中的关键，可以说是VM Fish的核心，他的功能包括读取参数，处理Opcode，保存运算结果，对运算结果再加密，等等……
所以，理清Handler的工作原理，可以说基本上就弄明白了VM FISH的工作原理了。下面我们重点来探讨一下VM FISH中的Handler。

VM FISH的Handler类型

任何东西都是可以分门别类的，在程序的世界里尤其如此，当然，这也是最耗时，最磨人的工作。有幸的是，由于有了对OU的逆向，我不需要自己对所有的Handler分类了，我唯一要做的是理解这些分类的意义，并给他们命个自己，包括看客们能明白的名称而已。
0类 pop&push

引用:

loc_1003ED83: ; jumptable 1003ED7C case 0
mov ecx, [ebp+arg_0_pTheMidaFishOpcode]
push ecx
mov edx, [ebp+arg_4_pOVopIAT]
push edx
mov ecx, [ebp+var_4]
call j_Make_pop
jmp loc_1003EF53

由于虚拟机中对pop和push的使用最平凡，所以OU对其分类摆在了第一位。而具体处理pop还是push，是由handler读取OPCode中的参数决定。

1类 type1

引用:

loc_1003ED98: ; jumptable 1003ED7C case 1
mov eax, [ebp+arg_0_pTheMidaFishOpcode]
push eax
mov ecx, [ebp+arg_4_pOVopIAT]
push ecx
mov ecx, [ebp+var_4]
call j__make_handle_type1_function
jmp loc_1003EF53

这个类型从功能上比较难辨别，它里面其实包含很多种操作，具体执行哪个是由handler读取Opcode中的subhandle（subhandle的概念以后的章节会说明）决定的，但是有一个规律是可以抓住的，这些操作都是单一参数的汇编操作，如inc,dec,neg等等

2类 type2

引用:

loc_1003EDAD: ; jumptable 1003ED7C case 2
mov edx, [ebp+arg_0_pTheMidaFishOpcode]
push edx
mov eax, [ebp+arg_4_pOVopIAT]
push eax
mov ecx, [ebp+var_4]
call j__make_handle_type2_function
jmp loc_1003EF53

这个类型从和上面的类型有很大的相似之处，就是包含多种操作，具体执行看Opcode中的subhandle，但是区别就在于它处理的都是带两个操作数的汇编操作，如sub,add等

3类xchg

引用:

loc_1003EDC2: ; jumptable 1003ED7C case 4
mov ecx, [ebp+arg_0_pTheMidaFishOpcode]
push ecx
mov edx, [ebp+arg_4_pOVopIAT]
push edx
mov ecx, [ebp+var_4]
call j_make_xchg
jmp loc_1003EF53

这个比较好理解，就是单一模拟xchg这个汇编指令，至少我暂时没看出他有其他的什么功能。

4类流程控制
这个类型OU中分了好几个类型，那我就放在一起讲了，就是负责控制程序的流程的，当然就是模拟各种汇编中的jmp call ret jnz jz 等等的指令，功能也比较一目了然的。

5类 ESP控制
VM本质上是和宿主程序共用堆栈的，所以ESP的控制很重要，他必须要模拟宿主程序进入call和返回时候所有ESP操作，否则会出现堆栈异常甚至溢出。

6类中断操作类

引用:

loc_1003EE94: ; jumptable 1003ED7C case 31
mov eax, [ebp+arg_0_pTheMidaFishOpcode]
push eax
mov ecx, [ebp+arg_4_pOVopIAT]
push ecx
mov ecx, [ebp+var_4]
call j_Handler_type_1F ; clc cld cli cmc stc std sti
jmp loc_1003EF53

程序中模拟clc cld cli等中断错作类的指令。

7类串操作类

引用:

loc_1003EED3: ; jumptable 1003ED7C cases 14-28
mov eax, [ebp+arg_0_pTheMidaFishOpcode]
push eax
mov ecx, [ebp+arg_4_pOVopIAT]
push ecx
mov ecx, [ebp+var_4]
call j_make_str_fun
jmp short loc_1003EF53

模拟lods scas cmps等串操作类的指令

8类 popfd&pushfd
模拟popfd和pushfd的操作

9类 VM FISH中的自有操作
这些指令的存在不是为了模拟某种汇编指令，而是VM FISH为了自身运行而创造出来的，比如初始化，加密等等
最典型的就是初始化，再每次进入VM后，一般第一条OPCODE指令就是初始化指令，指向一个初始化handler的序号，以下是经过整理的一个典型初始化handler(注意是经过整理，源代码有很多混淆)

引用:

// FISH Virtual Handler 0000 00422A0F
00422A17 MOV DWORD PTR [EBP+0x53],0x0
00422A25 MOV DWORD PTR [EBP+0xa7],0x0
00422A33 MOV DWORD PTR [EBP+0x89],0x0
00422A41 MOV DWORD PTR [EBP+0x14],0x0
00422A4F MOV DWORD PTR [EBP+0x8f],0x0
00422A5D MOV WORD PTR [EBP+0xa0],0x0
00422A6A MOV BYTE PTR [EBP+0x57],0x0
00422A75 MOV DWORD PTR [EBP+0x68],0x0
00422A88 MOV ESI,DWORD PTR [EBP+0x8]
00422A8A ADD ESI,0x0
00422A90 MOV DI,WORD PTR [ESI]
00422A93 SHL EDI,0x2
00422A9E MOV ESI,DWORD PTR [EBP+0x4f]
00422AA0 ADD ESI,EDI
00422AA2 MOV EDX,DWORD PTR [ESI]
00422AAB ADD DWORD PTR [EBP+0x8],0x2
00422AB1 JMP EDX

可以看到handler做的就是把所有的我称之为加密寄存器清零，（加密寄存器我以后再讲），然后读取OPCODE中的第二个handle序号，跳转到下一个handler去。

VM FISH中的handler是如何处理OPcode的

虚拟机被创造出来的目的就是以Opcode来替代原来PC中的指令，并加入混淆欺骗等等，以增加逆向的难度，这里我们就以VM处理Opcode为引，探索一下Themida Fish VM 是如何处理Opcode的，从而对Fish VM有个概念上的了解，并且其中还将详细的解说subhandle和加密寄存器的作用以及他们的运作机制。
这里，我就举handler中比较复杂的type2类型handler处理一段Opcode为例子，进行详细说明：
（未完待续……）

后面的内容看反馈再整理发布。
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另外，欢迎转载，但转载请说明出处哦，还有就是大家有兴趣一起研究新版本的themida动物园的，可以联系我，邮箱:xiaohang99@gmail.com ，共同探讨，一起进步

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