扭曲变换加密

作者：刘涛涛 me@liutaotao.com
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一，一般来讲，加密就是加壳

我们经常考虑，一个可执行文件，怎么样加密才能安全呢？

一般用的手段，是加壳。加壳工具的工作原理，就是把可执行文件的代码与
数据都进行加密变换，作为数据存放。生成的目标文件入口代码是加壳软件
准备好的防跟踪代码。经过漫长的防跟踪代码后，会把原始可执行文件的代码
与数据段恢复，然后跳转到原来的入口处，继续运行。这样做的缺点是，不管
你的加密多强，防跟踪代码多牛，只要一运行，在内存中就全部恢复了。只要
把内存映象dump下来，反汇编一下，就清清楚楚了。甚至有工具可以直接把
dump下来的内存映象存为可执行文件。这样加密就彻底失败了。

简单加壳是不安全的，这大家都知道了。我们一般把上述简单的加壳方式叫“压缩壳”。
所以现在的加壳软件都在上述“压缩壳”的基础上，多做了一些工作，比如：

* 防止内存被 dump 。这实际上是不可能做到的。因为Windows操作系统就不是
一个安全系统，你怎么可能做到内存不被dump呢？曾有一个壳，我用了多种方法
dump都不成功。但最后还是找到了一个方法成功dump了。我这才惊叹dump原来有
这么多种方法，真是防不胜防。

* 修改文件入口代码。因为一般软件都是用常用的几种编译器编译生成的。如果
加壳软件知道你是用什么编译器编的(这很容易)，把入口代码破坏掉，用另外一
段功能类似的代码替换它。这样dump下来的代码就比较难找到正确的入口，直接
被存为一个EXE的可能性就小多了。但还是会被反汇编的。

* 还有一些加壳软件，支持对一个或几个重点函数加密。甚至使用了虚拟机。但他们
都只能重点加密少数几个函数，不可能把所有函数都加密。而且对这个函数还有很多
要求。这可以想象。如果用汇编写一个函数，不加ret它可能连函数结束地址都找不到，
怎么可能加密呢

******

尽管加壳软件可以使用以上多种技术防止被跟踪，分析，还原，但我认为，它们仍然没
没摆脱“壳”的这个中心思想。以上的这些技术不过是在“壳”的大前提下所做的一些
小的插曲。它仍然是不安全的

二，扭曲编译的思想

做个比喻。加壳保护就好比是你桌上有宝贝，为了保护它，你在屋外围了一圈铁丝网。只
要有人突破了这道铁丝网，进入你的屋子，一眼就看到了桌上的宝贝。这当然不安全。

重点函数加密的思想，就好比是，我屋外围了一圈铁丝网，我还把宝贝放进了
保险箱里。如果有人突破了铁丝网，进入屋子，一眼就看到了保险箱。虽然保险箱不会被轻
易打开，但他如果把保险箱搬走，慢慢分析呢？这也不够安全。

最安全的，就是进了屋子，却什么也找不着。没有目标，这才是最让人头疼的。

现在的编译器，都是追求生成高效率的运行代码。这些代码的模式基本一成不变。有经验
的程序员看反汇编代码简单跟看源码一样，毫无秘密可言。如果我们有一个编译器，它的编译
目标不是为了高效，而是为了防止被读懂，那该多好啊!我有C++源码，我能看懂。一旦编译，
谁也别想通过反汇编看懂我想做什么，或者很难。遗憾的是，这样的编译器还没有。

如果我们自己编一个这样的编译器呢？不现实。工作量太大了。即使是找一个开源的C++编译器
来改工作量也不得了。

直接做一个会加密的编译器行不通。而一旦编译连接生成EXE后，就只能加壳了。难道就没有办法
了吗？我想出一个主意，就是加密编译的中间文件OBJ，输出ASM文件，用ML编译成OBJ，然后再link连接!

这个方法有几个好处：

* OBJ文件格式相对简单。不象处理C++源文件那么工作量大。
* OBJ文件中保留了很多源文件的信息，比如符号名，代码与数据，标号等等。方便加密。这些信
息很多在LINK的过程中被丢掉了。所以LINK为EXE后再处理就极不方便了。
* 这是一个全新的思想！对代码的加密已经不限于加壳，而是加密每一个函数，每一条指令。再也
没有一目了然的汇编了。
* 可以很容易设定加密的强度。可以根据需要，对一部分代码轻量级加密，而对另一部分代码重点
加密。
* 可以嵌套加密。重复使用几种加密变换，无限制地使代码膨胀
* 因为是加密OBJ文件，所以不管DLL还是EXE都可顺利加密，驱动程序也可以

基于这个思想，我们的加密软件就要出台了!我们暂时叫它扭曲变换器 1.0

三，扭曲变换器

有了思想，就开始动手编码。原以为OBJ文件格式是有文档的，工程进度应该很快。没想到其中还是
有很多内容需要考虑。每每说这是最后一个问题，解决了就没事了，却总是后延。前前后后居然写
了差不多半年时间。

主要遇到的技术问题：
* 汇编器ML会把所有的代码放到一个段中，这是不可以的。CL则通常是一个函数一个段。
* 汇编器ML不能生成 COMDAT 段。尽管文档中讲它支持COMMON，但加了这个关键字无效果。
* 汇编器ML不支持 WEAKEXTERN
* 汇编器ML只支持 defaultlib 这一个 drectve 关键字，其它 export, include 等关键字不支持.

总之，CL编译的OBJ其中有很多属性是ML无法生成的。微软的masm真的该升级了。

还有一些问题：
* 分不清代码与数据。数据段中肯定是数据，但代码段中却有可能不是代码，是数据。这时如果你试图
反汇编它，就会出错。
* ?????

不管怎样，这些问题都一一解决了(别问我怎么做的)。

采用的代码扭曲方法：

* 用 JMP 把代码打乱。这已经不是什么新鲜的招数了，但它依然有效。

* 用 JMP 把多个函数缠绕在一起。这样可以让分析者找不到函数从什么地方开始，到什么地方结束。

* 把 call 改掉。破解者对 call 是极敏感的，这举可以让他找不到一个 call。比如，我可以把
        call sub1
    改为：
        mov eax, offset sub1 + 3
        push offset @1
        sub eax, 3
        jmp eax
    @1:
* 把 ret 改掉。破解者对 ret 是极敏感的，这举可以让他找不到一个 ret。比如，我可以把ret写作
        push ecx
        mov ecx, [esp+4]
        add esp,8
        jmp ecx
* 改条件跳。条件跳也是极敏感的指令，比如我们可以把
        cmp reg1, reg2
        jge L_DST     
    L_NEXT:
写作：
        push eax
        mov eax, reg1
        sub eax, reg2
        shr eax, 1fh
        neg eax
        and eax, L2 - L1
        add eax, L1
        jmp eax
    L1:
        pop eax
        jmp L_DST
    L2:
        pop eax
    L_NEXT:
再看这个，你能看懂是什么意思吗
push offset @@L - offset L_3 + 23h
jmp L_1
L_2:
        jz L_3
        ret 4
L_3:      
        add dword ptr [esp+4], offset L_3 - 23h
        add esp,4
        ret

L_1:
call L_2
        ...
        这里出现了call和ret，但又不是一般所期望的那种。这里的call不代表你发现了一个函数调用。
这里的ret不代表是一个函数的结束。

* 使用堆栈代替寄存器。比如：
        MOV     EAX, DWORD PTR [ECX+0AD8h]
        PUSH    EAX
        MOV     ECX, DWORD PTR [EAX]
可以写作：
        PUSH    EAX
        PUSH    ECX
        MOV     EAX, DWORD PTR [ESP]
        ADD     EAX, 0AD8h
        MOV     EAX, DWORD PTR [EAX]
        MOV     DWORD PTR [ESP+04h], EAX
        PUSH    DWORD PTR [ESP+04h]
        MOV     EAX, DWORD PTR [ESP]
        MOV     DWORD PTR [ESP+08h], EAX
        MOV     EAX, DWORD PTR [ESP]
        MOV     EAX, DWORD PTR [EAX]
        MOV     DWORD PTR [ESP+04h], EAX
        MOV     EAX, DWORD PTR [ESP]
        MOV     ECX, DWORD PTR [ESP+04h]
        ADD     ESP, 08h
你能看懂吗？很明显，这个变换是不可逆变换。因为它本来使用了哪个寄存器，已经没有办法知道了。

* ……还可以想出很多扭曲变换的方法。化繁为简只有一种方法，化简为繁可以有无穷多种方法。

还有一些功能：
* 在C语言中，使用 #pragma code_seg(".code$curve_NoChange") 来指示后面的代码不做任何加密。因
为有时候有些代码含有大量的循环，加密它会严重影响效率。

* 在C语言中，使用 #pragma code_seg(".code$curve_Max") 来指示后面的代码重点加密。比如后面是
与注册算法相关。

现在的扭曲变换器我叫它1.0版，已经非常稳定了。我用它把VC6的库文件LIB都处理了一遍，再用LIB.exe工具
写回LIB文件中，我们就有了一套加密后的库。如果用这套库来LINK你的软件，分析者就很难从汇编中找到哪
个是printf哪个是strcpy，IDA也无法识别MFC静态链接的库函数了。能把VC6的库都加密一遍不出错，我
相信它已经很强壮很稳定了。

用它来加密我们做的一个共享软件，就再也没人写出注册机了。去读懂大量的经过以上变换的代码是不可
想象的。但还是有人暴破了，真佩服他。我会不断丰富加密方法，让暴破者都放弃。

现在的扭曲变换器还只支持VC6使用的COFF格式的OBJ，下一步，要分析一下VS2005的OBJ格式，尽快支持它。

我经常喜欢反汇编一下，分析点什么东西。我有不少朋友也经常在做反汇编或破解的工作。我不希望扭曲变换
器在网上一公布，被广泛使用。有一天我想分析点什么却无法下手。所以，这软件暂时还不提供下载，也不出售。
如果你有一段小程序想测试一下，可以把OBJ发给我，我加密一下给你。如果你有一个商业项目需要安全地加密，
也可以谈谈。

附上一个为CCG写的crackme，用扭曲变换器加密，带部分源码，供参考。
        http://liutaotao.com/CrackMe.zip


        LiuTaoTao        2006.7.7