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[原创]利用unicorn分析固件中的算法
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发表于: 2021-4-22 13:19
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近年来，越来越多安全研究员开始使用QEMU以及unicorn这类虚拟化技术对固件进行模拟执行，甚至是FUZZ测试。模拟执行在嵌入式固件分析中应用越来越广泛，为了让大家能了解这一技术的使用方法，本文从实战出发，利用unicorn框架分析某个设备的加密算法。
本文的目的想要分析并调用该固件的一个魔改的MD5。
我们简单地对比了该算法和标准md5的区别，发现大量算法常数被修改了。
标准算法：
修改后的：
标准算法：
修改后的：
标准的MD5一般有三个函数，分别如下所示：
为了模拟执行，我们需要在IDA找到这三个函数的地址，如下所示：
用法如下，这里就不多介绍了
该固件是MIPS大端架构系统，初始化一些加载地址，栈地址之类的全局变量
解析ELF文件，把固件的代码段读取到模拟器中：
分配栈空间，以及变量空间，用于存放md5_ctx以及输入的变量字符串
首先，我们为了让模拟器调用完每个函数之后能够停止运行，必须将返回地址设置为一个指定的地址，当callback检测到运行到该地址，立刻停止下来了：
分别调用3个函数：
通过代码可以知道，最终的md5值在MD5Context偏移为88的地方：
所以在调用完成之后直接把MD5_CTX偏移为88的数据读取出来即为MD5运算结果：
当输入为12345678得到下面的MD5值
所有代码如下：
本文通过unicorn将固件中魔改的md5算法成功进行模拟执行，并输出了正确的值，说明使用unicorn对固件中的算法进行分析是非常有效的。这将会对使用了混淆的算法特别有用，逆向研究人员只需要分析关键函数以及参数，让unicorn执行模拟即可，当然还有些不足，比如有些CPU指令支持不完全，运行效率等问题。
https://bbs.pediy.com/thread-253868.htm
from unicorn import *
from capstone import *
from unicorn.mips_const import *
from elftools.elf.elffile import ELFFile
from elftools.elf.segments import Segment
import ctypes
import binascii
import hexdump
filepath='fw'
load_base=0
stack_base=0
stack_size=0x20000
var_base=load_base+stack_size
var_size=0x10000
stop_stub_addr=0x30000
stop_stub_size=0x10000
emu = Uc(UC_ARCH_MIPS,UC_MODE_MIPS32 + UC_MODE_BIG_ENDIAN)
def disasm(bytecode,addr):
md=Cs(CS_ARCH_MIPS,CS_MODE_MIPS32+ CS_MODE_BIG_ENDIAN)
for asm in md.disasm(bytecode,addr):
return '%s\t%s'%(asm.mnemonic,asm.op_str)
def align(addr, size, growl):
UC_MEM_ALIGN = 0x1000
to = ctypes.c_uint64(UC_MEM_ALIGN).value
mask = ctypes.c_uint64(0xFFFFFFFFFFFFFFFF).value ^ ctypes.c_uint64(to - 1).value
right = addr + size
right = (right + to - 1) & mask
addr &= mask
size = right - addr
if growl:
size = (size + to - 1) & mask
return addr, size
def hook_code(uc, address, size, user_data):
bytecode=emu.mem_read(address,size)
print(" 0x%x :%s"%(address,disasm(bytecode,address)))
if address==stop_stub_addr:
emu.emu_stop()
#init vardef my_md5(key):
with open(filepath, 'rb') as elffile:
elf=ELFFile(elffile)
load_segments = [x for x in elf.iter_segments() if x.header.p_type == 'PT_LOAD']
for segment in load_segments:
prot = UC_PROT_ALL
print('mem_map: addr=0x%x size=0x%x'%(segment.header.p_vaddr,segment.header.p_memsz))
addr,size=align(load_base + segment.header.p_vaddr,segment.header.p_memsz,True)
emu.mem_map(addr, size, prot)
emu.mem_write(addr, segment.data())
emu.mem_map(stack_base, stack_size, UC_PROT_ALL)
emu.mem_map(var_base, var_size, UC_PROT_ALL)
md5_ctx=var_base
psw=var_base+0x5000
emu.mem_write(psw,key)
emu.mem_map(stop_stub_addr, stop_stub_size, UC_PROT_ALL)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_A0, md5_ctx)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_RA,stop_stub_addr)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_SP,stack_base+stack_size)
my_MD5Init_addr=0x0041FAA8
my_MD5Update_addr=0x0041FAE4
my_MD5Final_addr=0x0041FC18
#MD5Init
code=emu.mem_read(my_MD5Init_addr, 8)
emu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)
emu.emu_start(my_MD5Init_addr, my_MD5Init_addr + 0x1000)
#MD5Update
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_A0, md5_ctx)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_A1, psw)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_A2, len(key))
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_SP,stack_base+stack_size)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_RA,stop_stub_addr)
emu.emu_start(my_MD5Update_addr, my_MD5Update_addr + 0x1000)
#MD5Final
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_A0, md5_ctx)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_SP,stack_base+stack_size)
emu.reg_write(UC_MIPS_REG_RA,stop_stub_addr)
emu.emu_start(my_MD5Final_addr, my_MD5Final_addr + 0x1000)
return emu.mem_read(md5_ctx+88,16)
if __name__=="__main__":
key=b'12345678'
hexdump.hexdump(my_md5(key))
from unicorn import *
from capstone import *
from unicorn.mips_const import *
from elftools.elf.elffile import ELFFile
from elftools.elf.segments import Segment
import ctypes
import binascii
import hexdump
filepath='fw'
load_base=0
stack_base=0
stack_size=0x20000
var_base=load_base+stack_size
var_size=0x10000
stop_stub_addr=0x30000
stop_stub_size=0x10000
emu = Uc(UC_ARCH_MIPS,UC_MODE_MIPS32 + UC_MODE_BIG_ENDIAN)
def disasm(bytecode,addr):
md=Cs(CS_ARCH_MIPS,CS_MODE_MIPS32+ CS_MODE_BIG_ENDIAN)
for asm in md.disasm(bytecode,addr):
return '%s\t%s'%(asm.mnemonic,asm.op_str)
def align(addr, size, growl):
UC_MEM_ALIGN = 0x1000
to = ctypes.c_uint64(UC_MEM_ALIGN).value
mask = ctypes.c_uint64(0xFFFFFFFFFFFFFFFF).value ^ ctypes.c_uint64(to - 1).value
right = addr + size
right = (right + to - 1) & mask
addr &= mask
size = right - addr
if growl:
size = (size + to - 1) & mask
return addr, size
def hook_code(uc, address, size, user_data):
bytecode=emu.mem_read(address,size)
print(" 0x%x :%s"%(address,disasm(bytecode,address)))
if address==stop_stub_addr:
emu.emu_stop()
#init vardef my_md5(key):
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是mips的，通过模拟器模拟执行关键函数 |
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