IDA反汇编工具使用详解

目录

1、IDA反汇编工具简介

2、为什么需要IDA反汇编工具?

3、IDA的安装

4、IDA的使用

5、查看发生异常时的汇编指令的上下文

6、虚函数调用时的二次寻址

7、函数调用时的栈分布以及栈回溯原理

8、最后


       我们排查软件异常问题时,有时需要使用IDA反汇编工具去查看二进制文件对应的汇编代码,去辅助定位问题。今天我们就来详细地介绍一下IDA反汇编工具,并讲述一下该工具的使用方法。

1、IDA反汇编工具简介

IDA反汇编工具使用详解_第1张图片

       IDA是比利时Hex-Rays公司出品的一款交互式静态反汇编工具。它可以直接反汇编出二进制文件的汇编代码,是目前软件逆向与安全分析领域最好用、最强大的一个静态反汇编软件,已成为众多软件安全分析人员不可缺少的利器!它支持Windows、Linux等多个平台,支持Intel X84、X64、ARM、MIPS等数十种CPU指令集。 IDA既支持打开Windows平台的.dll库文件,也支持打开Linux平台的.so库文件。

       IDA是俄罗斯天才程序员Ilfak Guilfanov(尔法克•吉尔法诺威)开发的,Ilfak Guilfanov作为创始人兼首席执行官与2005年在比利时创建了Hex-Rays公司。

2、为什么需要IDA反汇编工具?

IDA反汇编工具使用详解_第2张图片

       Windbg在分析静态dump文件时,如果设置了源代码的路径,则输入.ecxr命令会自动跳转到产生异常的源代码的那一行上。但有时仅仅定位到代码的行号,可能因为此行代码涉及的对象和接口较多,无法确定具体是何种原因导致的异常。这时就需要使用IDA反汇编工具来查看汇编代码的上下文来辅助定位问题了。很多时候,汇编指令才能最直观地反映出问题的所在。

       一行C++代码可能会对应多条汇编指令,并且release下编译器会对代码进行优化,汇编代码可能较难直接和我们的C++源代码完全对应上,为了方便查看汇编代码的上下文,我们在使用IDA也需要用到pdb文件。

       只需要将pdb文件放在目标二进制文件的同级目录中,这样IDA在打开二进制文件时,会自动加载其对应的pdb文件,这样IDA解析出来的汇编代码中会显示具体的函数名及更为详细的注释信息,这样也更方便我们查看汇编代码的上下文。

3、IDA的安装

       我们这边使用的是IDA Pro 6.1绿色版本,需要额外安装一个python程序,IDA内部需要python去执行一些解析任务。这里需要注意一下,需要安装对应版本的python,否则IDA识别不出来。我们当前版本IDA对应的是2.6版本的python

IDA反汇编工具使用详解_第3张图片

 之前安装了一个最新版本的python,结果IDA启动时识别不了,导致IDA部分功能出现异常。

4、IDA的使用

       IDA安装完成后,双击启动程序,会弹出如下的提示框:

IDA反汇编工具使用详解_第4张图片

点击“New”即新建一个对象。紧接着弹出让选择要打开的文件:

IDA反汇编工具使用详解_第5张图片

可以找到目标文件的路径,打开目标文件即可。也可以点击取消,然后直接将文件拖到IDA中。打开文件时会让选择加载文件的方式:

IDA反汇编工具使用详解_第6张图片

对于Windows库,选择PE方式即可。

       接下来会弹出是否要加载pdb文件的提示框:

IDA反汇编工具使用详解_第7张图片

选择Yes即可。前面我们说过,需要将pdb文件放置到目标二进制文件的同一级目录中,这样IDA在打开二进制文件时就会搜索到对应的pdb文件。

       打开二进制文件后,我们可以点击菜单栏的Jump-->Jump o function

IDA反汇编工具使用详解_第8张图片

弹出二进制文件中所有函数的列表,点击窗口下方的Search按钮:

IDA反汇编工具使用详解_第9张图片

直接搜索要查看的目标函数的名称,搜索到目标函数后双击条目,即会跳转到目标函数的汇编代码处:

IDA反汇编工具使用详解_第10张图片

       也可以按下快捷键g,直接跳转到指定地址的汇编代码行:

IDA反汇编工具使用详解_第11张图片

至于这个地址从哪来,我们下面会详细介绍的。

5、查看发生异常时的汇编指令的上下文

       首先,Windbg中发生异常的那条汇编指令,我们需要到IDA中找到对应的位置,然后查看目标位置的汇编指令的上下文。

       发生异常的汇编指令的地址,是程序实际运行时的代码段地址,需要计算出该地址相对于所在模块起始地址的偏移值,然后加上IDA中该模块的的默认加载地址,就能得到当前汇编指令在IDA中的静态地址,然后直接go过去,就能看到产生异常的汇编指令的上下文了。根据汇编代码的上下文,结合C++源代码,分析出到底是何处产生的崩溃。比如下图中是Windbg显示的发生异常的那条指令:

IDA反汇编工具使用详解_第12张图片

从上图看出,发生异常的汇编指令位于xxx.exe模块中,于是使用lm命令查看xxx.exe模块的起始地址:

IDA反汇编工具使用详解_第13张图片

 同时使用IDA打开xxx.exe文件,查看该模块默认的加载地址:

IDA反汇编工具使用详解_第14张图片

这样,我们就能计算出发生异常的那条汇编指令在IDA中的位置:

0x014b5e9d - 0x01260000 + 0x400000 = 0x655E9D

然后到IDA中go到这个地址处:

.text:00655E70 ; void __thiscall CXXXWnd__AttachXXXWnd(CXXXWnd *this)
.text:00655E70 ?AttachXXXWnd@CXXXWnd@@QAEXXZ proc near
.text:00655E70                                         ; CODE XREF: CMainFrameWnd::AttachXXXWnd(void)+10p
.text:00655E70
.text:00655E70 var_C           = dword ptr -0Ch
.text:00655E70 var_8           = dword ptr -8
.text:00655E70 this            = dword ptr -4
.text:00655E70
.text:00655E70                 push    ebp
.text:00655E71                 mov     ebp, esp
.text:00655E73                 sub     esp, 0Ch
.text:00655E76                 mov     [ebp+this], ecx
.text:00655E79                 call    ?Instance@CYYYWnd@@KAPAV1@XZ ; CYYYWnd::Instance(void)
.text:00655E7E                 mov     ecx, eax        ; this
.text:00655E80                 call    ?GetYYYWnd@CYYYWnd@@IAEPAVCContainerUI@DirectUICore@@XZ ; CYYYWnd::GetYYYWnd(void)
.text:00655E85                 push    eax
.text:00655E86                 mov     eax, [ebp+this]
.text:00655E89                 mov     ecx, [eax+240h]
.text:00655E8F                 mov     edx, [ebp+this]
.text:00655E92                 mov     eax, [edx+240h]
.text:00655E98                 add     eax, 1B0h
.text:00655E9D                 mov     edx, [ecx+1B0h]
.text:00655EA3                 mov     ecx, eax
.text:00655EA5                 mov     eax, [edx+10h]
.text:00655EA8                 call    eax
.text:00655EAA                 push    1               ; bShowRecBar
.text:00655EAC                 mov     ecx, [ebp+this]
.text:00655EAF                 add     ecx, 1Ch
.text:00655EB2                 push    ecx             ; pManager
.text:00655EB3                 mov     edx, [ebp+this]
.text:00655EB6                 mov     eax, [edx+8]
.text:00655EB9                 push    eax             ; hParentWnd

这样就可以看到目标汇编指令的上下文了。有点需要注意一下,此处我们讲的地址都是代码段的地址,和数据段的内存地址,是两个完全不同的概念。
        查看汇编代码时,我们需要了解一些常用的汇编指令,还需要了解Windows平台上的汇编代码的常用约定,比如eax寄存器通常用来存放函数调用的返回值;在调用C++类成员函数时,ecx中存放的是当前类对象的地址(通过ecx传递C++对象的地址)。如果遇到不熟悉的汇编指令,可以去搜索,去详细了解一下它们的含义。

6、虚函数调用时的二次寻址

       我们在阅读汇编代码时,我们需要了解虚函数调用在汇编代码上是什么样子的。

       多态在C++代码中随处可见,主要体现在虚函数调用上。因此,我们在阅读汇编代码时,有必要了解虚函数调用时汇编代码上的二次寻址:通过C++对象的this指针,得到当前对象的虚函数表指针,取出该指针变量中的值(一次寻址),即虚函数表的首地址,然后根据目标虚函数在虚函数表中的偏移,找出目标虚函数在虚函数表(数组)中位置,即确定目标虚函数在表中的地址,再次取出内存的值(二次寻址),即是虚函数的地址(代码段地址),直接call这个虚函数地址即完成虚函数的调用。比如如下的汇编代码片段:

.text:00655E70 ; void __thiscall CXXXWnd__AttachXXXoWnd(CVideoWnd *this)
.text:00655E70 ?AttachXXXWnd@CXXXWnd@@QAEXXZ proc near
.text:00655E70                                         ; CODE XREF: CZZZWnd::AttachXXXWnd(void)+10p
.text:00655E70
.text:00655E70 var_C           = dword ptr -0Ch
.text:00655E70 var_8           = dword ptr -8
.text:00655E70 this            = dword ptr -4
.text:00655E70
.text:00655E70                 push    ebp
.text:00655E71                 mov     ebp, esp
.text:00655E73                 sub     esp, 0Ch
.text:00655E76                 mov     [ebp+this], ecx
.text:00655E79                 call    ?Instance@CXXXWnd@@KAPAV1@XZ ; CXXXWnd::Instance(void)
.text:00655E7E                 mov     ecx, eax        ; this
.text:00655E80                 call    ?GetXXXWnd@CXXXWnd@@IAEPAVCContainerUI@DirectUICore@@XZ ; CXXXWnd::GetXXXWnd(void)
.text:00655E85                 push    eax
.text:00655E86                 mov     eax, [ebp+this]
.text:00655E89                 mov     ecx, [eax+240h]
.text:00655E8F                 mov     edx, [ebp+this]
.text:00655E92                 mov     eax, [edx+240h]
.text:00655E98                 add     eax, 1B0h
.text:00655E9D                 mov     edx, [ecx+1B0h]
.text:00655EA3                 mov     ecx, eax
.text:00655EA5                 mov     eax, [edx+10h]
.text:00655EA8                 call    eax
.text:00655EAA                 push    1               ; bShowRecBar
.text:00655EAC                 mov     ecx, [ebp+this]

相关的注解,见下面的截图:

IDA反汇编工具使用详解_第15张图片

7、函数调用时的栈分布以及栈回溯原理

       我们在阅读汇编代码时,还需要了解一下函数调用时参数如何入栈及栈分布的情况,然后有必要再了解一下解析出函数调用堆栈的栈回溯原理

IDA反汇编工具使用详解_第16张图片

上图中显示了A函数调用B函数时的栈内存分布情况。通过上图,我们也能搞清楚函数调用堆栈的回溯原理,具体的回溯过程是这样子的:

1)B函数的栈基址ebp指向的栈内存中存放的是主调函数A的栈基址,先取出A函数的栈基址保存下来,供后续步骤使用;

2)接着第一步向下看,存放的是主调函数A的返回地址,这是调用函数B时的下一条汇编指令的地址,每个函数在代码段都有一个其实地址和结束地址,通过遍历就能知道返回地址是落在哪个函数中了,即通过栈上保存的返回地址,追溯到主调函数A;

3)通过第一步中记录A函数的ebp栈基址,按照前面的两步进行推理,就能得到调用A函数的主调函数了,直到找到最上层的函数为止。

       至此,整个函数调用堆栈就回溯出来了,这就是函数调用堆栈回溯的整个过程。

8、最后

       其实我们用的只是IDA一小部分功能,主要是用它来查看二进制文件的汇编代码,至于IDA更深层次的功能,可以查看IDA的相关书籍去了解一下。

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