Eazfuscator.net 2020 IL级指令虚拟化保护(Virtualization)机制分析

Eazfuscator.net 2020 IL指令级虚拟化保护分析

一、前言与目标
周末接触了一款游戏They are billions即亿万僵尸，想添加一些新的玩法元素比如新的兵种进去，
打开dnspy看了下，发现是Eazfuscator.net的Virtualization即IL指令级别的虚拟化保护，并带了字段、方法混淆，字符串加密等常规保护手段，

那就开始分析吧！

友情提示：阅读本文需要对CLR和指令虚拟化等有基本了解
啥是虚拟化？简单说就是保护程序自己写了个虚拟机，将MSIL及其处理过程从CLR搬进了自己的虚拟机执行，参考：https://www.gapotchenko.com/eazfuscator.net/features/virtualization
啥是CLR？百度

二、准备过程

1，先试试能不能插入自己的代码
打开dnspy，插入一段简单的探测用IL代码，可以编译，但打开程序报错：不能读取DAT文件（当然是英文的）。
这个提示很有意思，最开始我猜测是程序作了完整性/防篡改校验，但其实是也不是，后文揭晓吧。

2，正向阅读代码，建立对程序行为的整体性理解
这里用了比较久的时间，一个是虚拟化保护机制的单步跟踪十分耗时，另一个是游戏自己业务逻辑也算复杂。

3，抽象出虚拟化保护的逻辑框架

这里先列几个重点概念：
3.1 虚拟机
主要解释执行虚拟指令，姑且叫VLR；

3.2 虚拟IL代码
对比MSIL，MSIL算标准实现的话，这个算自定义实现，姑且叫VIL；在这套保护机制中，VIL的数据存储结构是字典即Dictionary<int32,Delegate>，其中Key就是VIL标识，Value就是此VIL对应的C#方法，这个方法"模拟"实现了MSIL的功能

3.3 指令指针
指向下条指令的"位置"，这个"位置"，就是第（2）条提到的Key即VIL标识，怎么来的呢？

3.4 计算堆栈，
自定义地实现了一个EvaluationStack（举个例子，在MSIL中的ldfld,stloc.s操作的就是这个栈了），其具体结构是：
（a）局部变量区：数组，
（b）方法参数区：数组，
（c）CallStack：自定义的LIFO的堆栈结构

3.5 跳转指令
控制程序流程，通过操作第（3）条的指令指针实现

3.6 单条指令执行的抽象形式
operate_instruction(EazDataType parameterData)，

 划重点： 3.6.1 指令执行的方法：其中Instruction_Operatate是一个封装了指令执行委托的结构，委托是关键：`private delegate void g(I #=zOSg$HgU=);`， 3.6.2 指令执行的参数：而EazDataType 是一个对所有基本类型，如int8,16,32,64，及其无符号类型，还有数组、object及IntPtr等类型的自定义封装 为什么要划重点？ 3.6.3 理解了虚拟指令的行为及参数数值的含义，是理解被保护下的程序逻辑的基础，也是写出脱壳工具即DeVirtualizer的基础（github上有个15年后不再更新的，那时候的Eaz还很简单） 3.6.4 Eaz团队花这么大功夫做自定义类型，肯定不是把真实参数摆在类型结构内的一个字段就完事了，后面会知道，这跟序列化、出入EvaluationStack有关，没错，它就是极大地增加了我们阅读和还原程序的难度

3.7 序列化与反序列化
3.7.1 虚拟指令哪里来的？从程序的嵌入资源即EmbeddedResource来
3.7.2 Stream操作的Seek,Read,Write均被重写，同样混淆+反复跨多个类+高深度调用，增加难度
3.7.3 ReadInt4,8,16,32,64即无符号形式，均被自定义重写，其中还跨几个混淆后的类进行反复穿插调用，没错，也是为了增加我们阅读和还原程序的难度

3.8 Assembly Resolve
程序对DXVison.dll,DXPlatform_Desktop.dll等类库，采用了如下方式处理来增加难度：
3.8.1 将dll作为EmbeddedResource来构建，当然dll本身做了加密 and/or 压缩处理
3.8.2 在ResolveAssembly中进行Assembly.Load，具体的，当然会解密 and/or 解压缩

三、VIL执行过程分析

//----------------------------------------------------------------------------// Eaz VIL执行逻辑 2020.8.23 6:22 A.M. Ben//----------------------------------------------------------------------------// Token: 0x06002490 RID: 9360 RVA: 0x0006F4F4 File Offset: 0x0006D6F4private void #=zPq6qoiyuLMY82$aYQR3G2PDDewUYassYkHNyaic6mupX(){ long num = this.#=z3Ey5Z$A=.a.d; while (!this.#=zIohob_Q=) {  //跳转标记，不空则顺序执行，否则跳转执行  if (this.#=z46nfKvA= != null)  {   //置指令指针   this.#=z3Ey5Z$A=.a.e = (long)((ulong)this.#=z46nfKvA=.Value);   //清跳转标记   this.#=z46nfKvA= = null;  }  //找出并执行指令  this.#=zSDEDP1kaZWXW$45uMxtJcKw=();  if (this.#=z3Ey5Z$A=.a.e >= num && this.#=z46nfKvA= == null)  {   break;  } }}  

从上面的代码可以看出就是一个简单的while型结构，其中具体的"找出并执行指令"的方法，最终会来到这里：

// Token: 0x06002492 RID: 9362 RVA: 0x0006F60C File Offset: 0x0006D80Cprivate void #=zreNohAiSE8iKLx4yhAUiRL0=(){ //指令指针 long num = this.#=z3Ey5Z$A=.a.e; //指令标识 int key = this.#=z3Ey5Z$A=.#=zQ_ANng9RuwjiUHLMdDTa3uFQlfZa(); //执行指令的具体C#方法，这里即模拟MSIL执行的过程 Sa.h h; if (!this.#=zY0bMZDI= /* <VIL,Delegate>型字典 */.TryGetValue(key, out h)) {  throw new InvalidOperationException(#=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zAuKOdtM=(-105951893)); } this.#=zmBYAt_U= = num; //封装指令参数，并执行指令，这里的VIL一共203条，不是MSIL的226条 h.#=zBHOdjps=(this.#=zp5urEB_sgKnN5sPVX9mxjurqsdh7nWJ3ig==(this.#=z3Ey5Z$A=, h.#=zOSg$HgU=.b));}

其中有几个点，
关于key即指令标识怎么来的，也就是如何取指令的，看这里：

//取指令// Token: 0x0600241C RID: 9244 RVA: 0x0006CF2C File Offset: 0x0006B12Cinternal int #=zKCiIwS5PZc7nU6m85A==(){ if (!this.#=zzepStOk=) {  throw new Exception(); } //非跳转即顺序执行的情况下，下条指令在VIL Stream中的位置 int num = this.#=zTxm7_P0= += 4; if (num > this.#=z1rdegSo=) {  this.#=zTxm7_P0= = this.#=z1rdegSo=;  throw new Exception(); } //this.#=zOSg$HgU=即VIL Stream的字节形式，这一句就是反序列化得出指令标识了 return (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 3] << 8 | (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 1] << 16 | (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 4] << 24 | (int)this.#=zOSg$HgU=[num - 2];}

五、字符串解密过程
太长，有兴趣的同学自己跟，我们列出这段的目的是帮助理解被保护下的程序执行过程，为打开思路和诊断问题打下基础。

//字符串解密，此方法调用深度太深，略，通过看局部变量的变化，拿到返回的字符串，可以帮助理解程序执行流程这里的字符串会出现：a. "cctor"b. "TheyAreBillions.exe"c. "Log"d. 类名e. 方法名// #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=// Token: 0x0600008B RID: 139 RVA: 0x000045A0 File Offset: 0x000027A0[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]internal static string #=zAuKOdtM=(int #=zJUrJqCXmqVi3rqXNtbpf4_w$1MCa){	#=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.l11ll11l111lll111 obj = #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zX2TmEXwAWH2uDIzJb_$ykHVBWImv;	string result;	lock (obj)	{		string text = #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zX2TmEXwAWH2uDIzJb_$ykHVBWImv.get_Item(#=zJUrJqCXmqVi3rqXNtbpf4_w$1MCa);		if (text != null)		{			result = text;		}		else		{			result = #=qgZ0DNC_7EOR3zfCQRQFvJ6zpp28vu_oHH5ALnGtD3WQ=.#=zAcaXirSWgb6OCMOieJ96pes=(#=zJUrJqCXmqVi3rqXNtbpf4_w$1MCa, true);		}	}	return result;}

六、程序流程控制手段

主要手段如下：
1，从程序的嵌入资源中，得到VIL Stream及其字节表示形式，顺序执行 + 跳转执行；
2，反射执行：Stream -> Seek -> Read -> 得到 Type Name -> 字符串解密 -> 通过反射初始化此类型，方法同理

七、一些建议：如何更好地分析虚拟化保护下的程序？

到这里，我们可以愉快地调试并分析程序，但同样有几个细节需要注意，否则会迷失在看不懂的代码里：
1，关注dnspy中的方法调用堆栈，
2，关注EvaluationStack，局部变量和参数变化，尽快分析出操作局部变量、方法参数和EvaluationStack的VIL即对应的C#方法，及跳转指令如brfalse.s,brtrue,ceq及ret等
3，关注类型反射关注MethodBase及Constructor的调用
4，关注字符串解密的调用及重点字符串

以上建议，目的只有一个：全面、准确地理解程序是如何执行的
划重点：逆向工作和写业务代码不一样啊，在逆向工作中，搜索引擎能帮到你的有限，所以基本功夫做扎实不会错

八、最后

回到初心，这个分析的目的是为了改改游戏。

游戏对部分资源文件（.dat）加了密，经过分析就是一个带密码的标准Zip协议压缩后的文件，

1. 如何得到密码？

a. 修改其使用的zip.dll，打印出密码or b. 调试得出

2. 如何插入自己的代码？

前文提到过，插点代码程序就起不来了，但难得住我们吗？

a. 故布疑云，程序计算解压密码读懂了程序后，发现其会根据exe本身的内容和大小，做一系列计算，得出zip包的解压缩密码（还记得吗，当初我以为是Eaz保护后做了完备性/防篡改校验，其主要意义是保护资源，但是间接也防止了篡改，算一个一箭双雕的保护技巧吧 :|）b. 张冠李戴，我们来代入正确密码既然我们改了程序会导致"密码计算"出错，那直接写死个正确密码不就得了（实际上是多个文件，多套密码），c. 偷梁换柱，载入我们修改后的dll而使用这个密码并进行解压缩操作的dll恰好是通过上文提到的作为"EmbeddedResource"载入的，那么如法炮制，在dnspy中添加资源，并去掉程序对资源文件的解密/哈希过程，载入我们自己的dll即可

3，自由王国开启，但仍有雾霾笼罩

爽点：
可以Hook进我们自己的代码后，基本就是进入了自由王国，想干啥干啥，配个图，实现新兵种添加：

更爽点：
我们脱掉了虚拟机保护了吗？没有，我们只是十分熟悉了它并利用规律达到了我们的目的。

技术男的终极目标必须得是：写出一个脱壳机DeVirtualizer！！！

如何写出？再次友情提示：
IL指令还原：203条VIL，对应到MSIL，
参数还原：VIL具体执行的Delegate的参数，将EazDataType转换为.net常规类型，
反序列化：从虚拟指令流（VIL Stream，在EmbeddedResource中）找到指令的Position，将指令读出来，
局部变量及方法参数还原：同上，
异常处理还原：同上，
会用到需要的辅助工具：dnspy,dnlib

那这个就交给大家吧 ^^

（完）

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