Radare静态分析so文件-ARM64
原创
在使用Radare2静态分析apk(2)末尾通过Radare2分析出一段ARM64汇编代码，这篇文通过分析这段汇编代码来来了解下ARM64汇编。
完整的代码
; UNKNOWN XREF from unk @
┌ 156: sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI (int64_t arg1, int64_t arg2);
│ ; var int64_t var_28h @ x29-0x28
│ ; var int64_t var_bp_8h @ x29-0x8
│ ; var int64_t var_0h @ sp+0x0
│ ; var int64_t var_8h @ sp+0x8
│ ; var int64_t var_10h @ sp+0x10
│ ; var char *var_18h @ sp+0x18
│ ; var int64_t var_0h_2 @ sp+0x30
│ ; var int64_t var_20h @ sp+0x40
│ ; var int64_t var_60h @ sp+0x60
│ ; var int64_t var_60h_2 @ sp+0x68
│ ; arg int64_t arg1 @ x0
│ ; arg int64_t arg2 @ x1
│ 0x0000f08c ffc301d1 sub sp, sp, 0x70
│ 0x0000f090 fd7b06a9 stp x29, x30, [var_60h]
│ 0x0000f094 fd830191 add x29, var_60h
│ 0x0000f098 48d03bd5 mrs x8, tpidr_el0
│ 0x0000f09c 081540f9 ldr x8, [x8, 0x28] ; aav.0x00000028
│ ; [0x28:4]=0x341f8
│ 0x0000f0a0 a8831ff8 stur x8, [var_bp_8h]
│ 0x0000f0a4 a0831df8 stur x0, [var_28h] ; arg1
│ 0x0000f0a8 e11b00f9 str x1, [var_0h_2] ; arg2
│ 0x0000f0ac c10000b0 adrp x1, 0x28000
│ 0x0000f0b0 21201191 add x1, x1, 0x448 ; 0x28448 ; "Hello from C++" ; section..rodata
│ 0x0000f0b4 a88300d1 sub x8, var_20h
│ 0x0000f0b8 e00308aa mov x0, x8
│ 0x0000f0bc e80f00f9 str x8, [var_18h]
│ 0x0000f0c0 94ffff97 bl fcn.0000ef10
│ 0x0000f0c4 a0835df8 ldur x0, [var_28h]
│ 0x0000f0c8 e80f40f9 ldr x8, [var_18h] ; aav.0x00000018
│ ; [0x18:4]=0xf050 pc ; "P\xf0"
│ 0x0000f0cc e00b00f9 str x0, [var_10h]
│ 0x0000f0d0 e00308aa mov x0, x8 ; int64_t arg1
│ 0x0000f0d4 40000094 bl fcn.0000f1d4 ; fcn.0000f1d4(0x0)
│ 0x0000f0d8 e80b40f9 ldr x8, [var_10h] ; aav.0x00000010
│ ; [0x10:4]=0xb70003
│ 0x0000f0dc e00700f9 str x0, [var_8h]
│ 0x0000f0e0 e00308aa mov x0, x8
│ 0x0000f0e4 e10740f9 ldr x1, [var_8h] ; aav.0x00000008
│ ; [0x8:4]=0
│ 0x0000f0e8 e6feff97 bl fcn.0000ec80
│ 0x0000f0ec e00300f9 str x0, [sp]
│ ┌─< 0x0000f0f0 01000014 b 0xf0f4
│ │ ; CODE XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf0f0
│ └─> 0x0000f0f4 a08300d1 sub x0, var_20h
│ 0x0000f0f8 2affff97 bl fcn.0000eda0
│ 0x0000f0fc 48d03bd5 mrs x8, tpidr_el0
│ 0x0000f100 081540f9 ldr x8, [x8, 0x28] ; aav.0x00000028
│ ; [0x28:4]=0x341f8
│ 0x0000f104 a9835ff8 ldur x9, [var_bp_8h]
│ 0x0000f108 080109eb subs x8, x8, x9
│ ┌─< 0x0000f10c a1010054 b.ne 0xf140 ; likely
│ ┌──< 0x0000f110 01000014 b 0xf114
│ ││ ; CODE XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf110
│ └──> 0x0000f114 e00340f9 ldr x0, [sp]
│ │ 0x0000f118 fd7b46a9 ldp x29, x30, [var_60h]
│ │ 0x0000f11c ffc30191 add sp, sp, 0x70 ; 0x178000
│ │ 0x0000f120 c0035fd6 ret
..
││ ; CODE XREF from unk @
│ │ ; CODE XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf10c
└ └─> 0x0000f140 14ffff97 bl sym.imp.__stack_chk_fail ; void __stack_chk_fail(void) ; sym.std::__ndk1::basic_string_char__std::__ndk1::char_traits_char___std::__ndk1::allocator_char___::basic_string_decltype_nullptr___char_const
└ ; void __stack_chk_fail(void)ARM处理器用到的指令集分为 ARM 和 THUMB 两种。ARM指令长度固定为32bit，THUMB指令长度固定为16bit。上面代码的所有指令都是32位的，所以都是ARM指令。
代码分析
1. 开辟堆栈空间`sub sp, sp, 0x70`
2. 存在一对数据 `stp x29, x30, [var_60h]`
3. x29与[var_60h]相加 `add x29, var_60h`
4. 保存状态tpidr_el0到x8寄存器 `mrs x8, tpidr_el0`
5. 将x8+0x28内存中的值加载到x8寄存器 `ldr x8, [x8, 0x28] `
6. 将x8寄存器保存起来，保存到var_bp_8h指向的内存中
7. 将第一个参数x0保存到var_bp_8h指向的内存中
8. 将第二个参数x1保存到var_0h_2指向的内存中
9. 将x1寄存器指向只读字符串"Hello from C++"
10. 将x8寄存器与var_20h相减法，把结果赋值给x8寄存器
11. 将x8赋值给x0
12. 将x8寄存器保存到var_18h指向的内存中
13. 调用函数fcn.0000ef10，没有处理返回值，暂时不用关注
14. 将第一个参数给x0寄存器，上面函数的返回值没有什么实际的用途呀，这里直接把x0寄存器覆盖了
15. 恢复x8寄存器的值
16. 将x0寄存器的值保存起来，放到var_10h指向的内存中
17. 将x8寄存器赋值给x0
18. 调用fcn.0000f1d4
19. 恢复x8寄存器的值
20. 将上述函数的返回值x0保存到var_8h指向的内存中
21. 将x8赋值给x0
22. 将var_8h中的值赋值给x1寄存器
23. 调用函数fcn.0000ec80
24. 将返回值x0保存到sp指向的内存中
25. 跳转到0xf0f4，也就是下一条指令
26. 将x0与var_20h相减，结果赋值给x0
27. 调用fcn.0000eda0
28. 读取tpidr_el0状态到x8寄存器
29. 将x8+0x28内存中的值加载到x8寄存器 `ldr x8, [x8, 0x28] `
30. 加载var_bp_8h中的值到x9寄存器
31. 判断x8的值是否发生变化，如果发生变化，走失败流程，这个应该是使用cookie技术防止堆栈攻击的技术
32. 如果没有发生变化，跳转到0xf114
33. 将sp内存中的值加载到x0寄存器中，用作返回值
34. 恢复x29,x30的值
35. 恢复堆栈
36. ret返回通过上面的分析，可知最终的返回值是通过调用函数fcn.0000ec80。这个函数其中的一个参数是字符串处理函数fcn.0000f1d4的返回值。另一个参数是x8的值，通过分析可知x8寄存器正是函数Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI的第一个参数，类型是JNIEnv。由此推断fcn.0000ec80很可能是JNIEnv相关函数。
查看fcn.0000ec80
; CALL XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf0e8
┌ 16: fcn.0000ec80 ();
│ 0x0000ec80 300100d0 adrp x16, obj.typeinfo_for_decltype_nullptr__const ; 0x34000
│ 0x0000ec84 119a46f9 ldr x17, [x16, 0xd30] ; [0x34d30:4]=0xeb50 fcn.0000eb50 ; "P\xeb"
│ 0x0000ec88 10c23491 add x16, x16, 0xd30 ; 0x34d30 ; "P\xeb"
└ 0x0000ec8c 20021fd6 br x17跳转到0x34d30，通过pd命令查看相应的内容。很显然这个函数就是NewStringUTF。这涉及到got表和plt表，在深入理解GOT覆写技术 中对GOT表进行了介绍。在后续文章中还会重点讲解android got表。
使用pdg命令decompiler一下更加直观。
查看fcn.0000ef10
; CALL XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf0c0
┌ 16: fcn.0000ef10 ();
│ 0x0000ef10 300100d0 adrp x16, obj.typeinfo_for_decltype_nullptr__const ; 0x34000
│ 0x0000ef14 113e47f9 ldr x17, [x16, 0xe78] ; [0x34e78:4]=0xeb50 fcn.0000eb50 ; "P\xeb"
│ 0x0000ef18 10e23991 add x16, x16, 0xe78 ; 0x34e78 ; "P\xeb"
└ 0x0000ef1c 20021fd6 br x17最终定位到basic_string<decltype(nullptr)>(char const*)。
**查看basic_string函数信息，可知有2个参数，其中x0也就是参数1是x8寄存器的值，x1指向字符串"Hello from C++"**。这个函数的功能相当于string.c_str()。c_str()函数返回一个指向正规C字符串的指针常量, 内容与本string串相同。
[0x0000eb50]> pdf @ 0x0000f144
; UNKNOWN XREF from aav.0x00001f0c @ +0x664
┌ 88: sym.std::__ndk1::basic_string_char__std::__ndk1::char_traits_char___std::__ndk1::allocator_char___::basic_string_decltype_nullptr___char_const (int64_t arg1, int64_t arg2);
│ ; var int64_t var_10h @ x29-0x10
│ ; var int64_t var_8h @ x29-0x8
│ ; var int64_t var_sp_8h @ sp+0x8
│ ; var int64_t var_sp_10h @ sp+0x10
│ ; var char *var_18h @ sp+0x18
│ ; var int64_t var_30h @ sp+0x30
│ ; var int64_t var_30h_2 @ sp+0x38
│ ; arg int64_t arg1 @ x0
│ ; arg int64_t arg2 @ x1
│ 0x0000f144 ff0301d1 sub sp, sp, 0x40 ; std::__ndk1::basic_string<char, std::__ndk1::char_traits<char>, std::__ndk1::allocator<char> >::basic_string<decltype(nullptr)>(char const*)
│ 0x0000f148 fd7b03a9 stp x29, x30, [var_30h]
│ 0x0000f14c fdc30091 add x29, var_30h
│ 0x0000f150 a0831ff8 stur x0, [var_8h] ; arg1
│ 0x0000f154 a1031ff8 stur x1, [var_10h] ; arg2
│ 0x0000f158 a8835ff8 ldur x8, [var_8h]
│ 0x0000f15c e00308aa mov x0, x8
│ 0x0000f160 e80f00f9 str x8, [var_18h]
│ 0x0000f164 cbfeff97 bl fcn.0000ec90
│ 0x0000f168 a1035ff8 ldur x1, [var_10h]
│ 0x0000f16c a0035ff8 ldur x0, [var_10h]
│ 0x0000f170 e10b00f9 str x1, [var_sp_10h]
│ 0x0000f174 9fffff97 bl fcn.0000eff0
│ 0x0000f178 e80f40f9 ldr x8, [var_18h] ; aav.0x00000018
│ ; [0x18:4]=0xf050 pc ; "P\xf0"
│ 0x0000f17c e00700f9 str x0, [var_sp_8h]
│ 0x0000f180 e00308aa mov x0, x8
│ 0x0000f184 e10b40f9 ldr x1, [var_sp_10h] ; aav.0x00000010
│ ; [0x10:4]=0xb70003
│ 0x0000f188 e20740f9 ldr x2, [var_sp_8h] ; aav.0x00000008
│ ; [0x8:4]=0
│ 0x0000f18c a1ffff97 bl fcn.0000f010
│ 0x0000f190 fd7b43a9 ldp x29, x30, [var_30h]
│ 0x0000f194 ff030191 add sp, sp, 0x40 ; 0x178000
└ 0x0000f198 c0035fd6 ret查看fcn.0000f1d4
; CALL XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf0d4
┌ 36: fcn.0000f1d4 (char *arg1);
│ ; var char *var_8h @ sp+0x8
│ ; var int64_t var_10h @ sp+0x10
│ ; var int64_t var_10h_2 @ sp+0x18
│ ; arg char *arg1 @ x0
│ 0x0000f1d4 ff8300d1 sub sp, sp, 0x20
│ 0x0000f1d8 fd7b01a9 stp x29, x30, [var_10h]
│ 0x0000f1dc fd430091 add x29, var_10h
│ 0x0000f1e0 e00700f9 str x0, [var_8h] ; arg1
│ 0x0000f1e4 e00740f9 ldr x0, [var_8h] ; aav.0x00000008
│ ; [0x8:4]=0 ; int64_t arg1
│ 0x0000f1e8 d8020094 bl fcn.0000fd48
│ 0x0000f1ec fd7b41a9 ldp x29, x30, [var_10h]
│ 0x0000f1f0 ff830091 add sp, sp, 0x20 ; 0x178000
└ 0x0000f1f4 c0035fd6 ret通过分析大概推测是混淆函数，没什么实际的作用，从上面的代码中可以能看出x0的值也就是返回值没有发生任何的改变。
查看fcn.0000eda0
; CALL XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ 0xf0f8
; CALL XREF from sym.Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI @ +0xa4
┌ 16: fcn.0000eda0 ();
│ 0x0000eda0 300100d0 adrp x16, obj.typeinfo_for_decltype_nullptr__const ; 0x34000
│ 0x0000eda4 11e246f9 ldr x17, [x16, 0xdc0] ; [0x34dc0:4]=0xeb50 fcn.0000eb50 ; "P\xeb"
│ 0x0000eda8 10023791 add x16, x16, 0xdc0 ; 0x34dc0 ; "P\xeb"
└ 0x0000edac 20021fd6 br x17最终定位到~basic_string()方法。
IDA查看
通过下图可知与上面的分析基本一致。
ARM指令和寄存器
ARM指令
MRS指令的格式为： MRS{条件} 通用寄存器，程序状态寄存器（CPSR或SPSR） MRS指令用亍将程序状态寄存器的内容传送到通用寄存器中。
STUR (SIMD&FP): Store SIMD&FP register (unscaled offset).
跳转指令: B ;跳转指令，可带条件跳转与cmp配合使用 BL ;带返回的跳转指令， 返回地址保存到LR（X30） BLR ; 带返回的跳转指令，跳转到指令后边跟随寄存器中保存的地址(例：blr x8 ;跳转到x8保存的地址中去执行)，并且把当前PC+4回写到X30。 BR: 与BLR差别在于有无回写。 RET ;子程序返回指令，返回地址默认保存在LR（X30）
ADRP Xd, lable(Address Page) 符号扩展一个21位的offset, 向左移动12位 PC的值的低12位 清零， 然后 把 这两者相加， 结果写入到Xd寄存器 用来得到一块含有 lable的4KB对齐 内存区域的base地址 （也就是说lable所在的地址，一定落在这个4KB的内存区域里, 指令助记符里Page也就是这个意思)， 可用来寻址 +/- 4GB的范围。
ARM寄存器
ARM64 有34个寄存器，包括31个通用寄存器、SP、PC、CPSR。
寄存器 | 位数 | 描述
| -------- | ----- | -----
x0-x30 | 64| 通用寄存器，如果有需要可以当做32bit使用：W0-W30
FP(X29) | 64| 保存栈帧地址(栈底指针)
LR(x30) | 64|通常称X30为程序链接寄存器，保存子程序结束后需要执行的下一条指令
SP | 64 |保存栈指针,使用 SP/WSP来进行对SP寄存器的访问。
PC |64|程序计数器，俗称PC指针，总是指向即将要执行的下一条指令,在arm64中，软件是不能改写PC寄存器的。
CPSR |64 |状态寄存器
程序状态寄存器
CPSR (Current Program Status Register)，各个bit的含义如下图：
SPSR (Saved Program Status Register)，在异常状态下使用，当发生异常时，会把CPSR的内容写入SPSR, 等异常恢复之后，又会把SPSR写到CPSR中。
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