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[原创]webassembly-1.使用ollvm和wasi-sdk混淆
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2024-2-25 07:07
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标签： webassembly混淆
webassmebly作为新型平台越来越受到重视，其中WASM的混淆也尤为重要。本文介绍一种简单的混淆方法在ubuntu22.04下使用，并且使用wasi-sdk的类C库，混淆的WASM程序可以使用C库函数实现类似功能。
1. 下载ollvm并编译安装
原始的ollvm版本已经年久失修，跟不上新版本的开发，如果使用会遇到很多bug，这里我采用一个修改版的ollvm，
github地址：[Pluto-Obfuscator][1]
下载：
git clone https://github.com/xubenji/Pluto-Obfuscator
下载好以后需要编译安装，
进入项目目录，直接执行
bash build.sh
就可以编译安装ollvm了(确保机器中有编译工具，cmake，ninja-build，g++等)，这里build.sh我已经修改好了，编译安装以后的ollvm支持编译C代码到WASM。
在/Pluto-Obfuscator/build/bin文件夹下就是编译好的工具。
进入此目录，使用编译好的clang将C文件编译为wasm，以下是编译命令：
1 2 3 | /root/Pluto-Obfuscator/build/bin/clang \ --target=wasm32 -nostdlib -Wl,--no-entry\ -Wl,--export-all -g -O0 loop.c -o loop.wasm |
这个时候会出现以下错误：
1 2 | clang-12: error: unable to execute command: Executable "wasm-ld" doesn't exist!clang-12: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation) |
2. 拆解编译流程，使用wasi-sdk中的链接器
我们使用wasi-sdk中的clang编译此文件并且看看链接部分的命令是什么。
下载wasi-sdk:
1 2 | wget https://github.com/WebAssembly/wasi-sdk/releases/download/wasi-sdk-21/wasi-sdk-21.0-linux.tar.gztar -xzvf wasi-sdk-21.0-linux.tar.gz |
loop.c内容如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | int main(){ int n1 = 10; int n2 = 20; if (n1 > 0){ for(int i = 0; i < n2; i++){ n1 += n2; } } return n1;} |
（其实函数名是不是main没有关系）
使用wasi-sdk中的clang和相同的命令编译loop.c，但是加上-v选项。
1 2 3 | /root/wasi-sdk-21.0/bin/clang -v \ --target=wasm32 -nostdlib -Wl,--no-entry\ -Wl,--export-all -g -O0 loop.c -o loop.wasm |
运行后得到如下输出：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | root@localhost:~# /root/wasi-sdk-21.0/bin/clang -v --target=wasm32 -nostdlib -Wl,--no-entry -Wl,--export-all -g -O0 loop.c -o loop.wasmclang version 17.0.6Target: wasm32Thread model: posixInstalledDir: /root/wasi-sdk-21.0/bin "/root/wasi-sdk-21.0/bin/clang-17" -cc1 -triple wasm32 -emit-obj -mrelax-all -dumpdir loop.wasm- -disable-free -clear-ast-before-backend -disable-llvm-verifier -discard-value-names -main-file-name loop.c -mrelocation-model static -mframe-pointer=none -ffp-contract=on -fno-rounding-math -mconstructor-aliases -target-cpu generic -fvisibility=hidden -debug-info-kind=constructor -dwarf-version=4 -debugger-tuning=gdb -v -fcoverage-compilation-dir=/root -resource-dir /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17 -isysroot /root/wasi-sdk-21.0/bin/../share/wasi-sysroot -internal-isystem /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17/include -internal-isystem /root/wasi-sdk-21.0/bin/../share/wasi-sysroot/include -O0 -fdebug-compilation-dir=/root -ferror-limit 19 -fgnuc-version=4.2.1 -fcolor-diagnostics -o /tmp/loop-34b990.o -x c loop.cclang -cc1 version 17.0.6 based upon LLVM 17.0.6 default target wasm32-wasi#include "..." search starts here:#include <...> search starts here: /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17/include /root/wasi-sdk-21.0/bin/../share/wasi-sysroot/includeEnd of search list. "/root/wasi-sdk-21.0/bin/wasm-ld" -m wasm32 -L/root/wasi-sdk-21.0/bin/../share/wasi-sysroot/lib --no-entry --export-all /tmp/loop-34b990.o -o loop.wasm |
注意到这条命令就是链接命令：
1 | "/root/wasi-sdk-21.0/bin/wasm-ld" -m wasm32 -L/root/wasi-sdk-21.0/bin/../share/wasi-sysroot/lib --no-entry --export-all /tmp/loop-34b990.o -o loop.wasm |
因为编译安装的clang中没有设置wasm-ld的地址，所以clang找不到链接器，一种办法是设置环境变量，一种办法是直接使用wasi-sdk中的链接器，有一些版本的clang可能会提示找不到wasm-ld-14，wasm-ld-13等等，考虑到这种情况设置环境变量可能不太好，直接独立使用sdk中的wasm-ld会更好。
所以我们修改一下链接命令得到如下：
1 | "/root/wasi-sdk-21.0/bin/wasm-ld" -m wasm32 -L/root/wasi-sdk-21.0/bin/../share/wasi-sysroot/lib --no-entry --export-all /root/loop.o -o /root/loop.wasm |
编译命令也要先编译为.o文件才行：
这是修改后的编译命令：
1 2 3 | /root/Pluto-Obfuscator/build/bin/clang \ --target=wasm32 -nostdlib -Wl,--no-entry\ -Wl,--export-all -g -O0 loop.c -c -o loop.o |
整合到一起就能编译loop.c到loop.wasm了。
使用runtime运行loop.wasm, 得不到任何结果，因为我们没有一些输出信息, 但是加入标准库以后clang会提示找不到c库。
1 2 | root@localhost:~/wasmtime-v17.0.1-x86_64-linux# ./wasmtime /root/loop.wasm root@localhost:~/wasmtime-v17.0.1-x86_64-linux# |
3. 使用wasi-sdk中模拟的标准C库输出信息，并开启混淆
在loop.c中加入打印代码：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | #include <stdio.h>int main(){ printf("hello world\n"); int n1 = 10; int n2 = 20; if (n1 > 0){ for(int i = 0; i < n2; i++){ n1 += n2; } } return 0;} |
编译这个C文件需要指定C库的地址，使用wasi-sdk中的clang编译文件命令如下：
1 | root@localhost:~/wasi-sdk-21.0/bin# ./clang -O0 --target=wasm32-wasi --sysroot=/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot/ /root/loop.c -o /root/loop.wasm |
同上我们使用-v选项查看整个链接过程，得到如下信息：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | root@localhost:~/wasi-sdk-21.0/bin# ./clang -v -O0 --target=wasm32-wasi --sysroot=/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot/ /root/loop.c -o /root/loop.wasmclang version 17.0.6Target: wasm32-unknown-wasiThread model: posixInstalledDir: /root/wasi-sdk-21.0/bin/. "/root/wasi-sdk-21.0/bin/clang-17" -cc1 -triple wasm32-unknown-wasi -emit-obj -mrelax-all -dumpdir /root/loop.wasm- -disable-free -clear-ast-before-backend -disable-llvm-verifier -discard-value-names -main-file-name loop.c -mrelocation-model static -mframe-pointer=none -ffp-contract=on -fno-rounding-math -mconstructor-aliases -target-cpu generic -fvisibility=hidden -debugger-tuning=gdb -v -fcoverage-compilation-dir=/root/wasi-sdk-21.0/bin -resource-dir /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17 -isysroot /root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot/ -internal-isystem /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17/include -internal-isystem /root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//include/wasm32-wasi -internal-isystem /root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//include -fdebug-compilation-dir=/root/wasi-sdk-21.0/bin -ferror-limit 19 -fgnuc-version=4.2.1 -fcolor-diagnostics -o /tmp/loop-c1b686.o -x c /root/loop.cclang -cc1 version 17.0.6 based upon LLVM 17.0.6 default target wasm32-wasiignoring nonexistent directory "/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//include/wasm32-wasi"#include "..." search starts here:#include <...> search starts here: /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17/include /root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//includeEnd of search list. "/root/wasi-sdk-21.0/bin/./wasm-ld" -m wasm32 -L/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//lib/wasm32-wasi /root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//lib/wasm32-wasi/crt1-command.o /tmp/loop-c1b686.o -lc /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17/lib/wasi/libclang_rt.builtins-wasm32.a -o /root/loop.wasm |
使用ollvm中的clang先将文件编译为。o文件，然后链接为wasm文件。
1 2 3 | /root/Pluto-Obfuscator/build/bin/clang -O0 --target=wasm32-wasi --sysroot=/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot/ loop.c -c -o loop.o"/root/wasi-sdk-21.0/bin/./wasm-ld" -m wasm32 -L/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//lib/wasm32-wasi /root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot//lib/wasm32-wasi/crt1-command.o /root/loop.o -lc /root/wasi-sdk-21.0/lib/clang/17/lib/wasi/libclang_rt.builtins-wasm32.a -o /root/loop.wasm |
使用wasmtime运行如下：
1 2 | root@localhost:~/wasmtime-v17.0.1-x86_64-linux# ./wasmtime /root/loop.wasm hello world |
这样我们就可以开启ollvm flattning混淆了，命令如下：
1 | /root/Pluto-Obfuscator/build/bin/clang -mllvm -fla -O0 --target=wasm32-wasi --sysroot=/root/wasi-sdk-21.0/share/wasi-sysroot/ loop.c -c -o loop.o |
混淆前的loop.wasm和混淆后的loop_fla.wasm在ghidra中对比效果：
loop.wasm（未混淆）：
loop_fla.wasm（已混淆）：
ollvm中有许多其他混淆选项也可以试试～
[1]: https://github.com/xubenji/Pluto-Obfuscator
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最后于 2024-2-25 07:23
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