ASM - 分支目标

Question

我正在尝试做一个简单的Java字节码混淆器，它通过简单的条件跳转替换GOTO指令，比如if 10 != 15 GOTO else throw IllegalStateException。我目前的代码是：

    final AbstractInsnNode[] insns = method.instructions.toArray().clone();

    for (final AbstractInsnNode insn : insns) {
        final int op = insn.getOpcode();

        if ((op == GOTO) || (op == IFLE) || (op == IFGE)) {
            LabelNode l0 = new LabelNode();
            LabelNode l1 = new LabelNode();
            LabelNode l2 = new LabelNode();

            int locals = (method.localVariables == null) ? 0 : method.localVariables.size();
            int params = (method.parameters == null) ? 0 : method.parameters.size();

            int v0index = locals + params;
            int v1index = v0index + 1;
            int exindex = v1index + 1;

            // Init fake conditional fields
            method.instructions.insertBefore(insn, new LdcInsnNode(10F));
            method.instructions.insertBefore(insn, new VarInsnNode(FSTORE, v0index));

            method.instructions.insertBefore(insn, new LdcInsnNode(45F));
            method.instructions.insertBefore(insn, new VarInsnNode(FSTORE, v1index));

            // Crossing jumps
            method.instructions.insertBefore(insn, l1);
            method.instructions.insert(insn, l0);
            method.instructions.insert(l0, l2);

            LabelNode l3 = new LabelNode();
            LabelNode l4 = new LabelNode();

            method.instructions.insert(l2, l3);
            method.instructions.insert(l3, l4);

            // If 'v0!=v1', jump to l0, otherwise goto l3
            method.instructions.insertBefore(l1, new VarInsnNode(FLOAD, v0index));
            method.instructions.insertBefore(l1, new VarInsnNode(FLOAD, v1index));
            method.instructions.insertBefore(l1, new InsnNode(FCMPG));
            method.instructions.insertBefore(l1, new JumpInsnNode(IFNE, l0));
            method.instructions.insertBefore(l1, new JumpInsnNode(GOTO, l3));

            // Jump to l3 results in throwing an exception
            // Create and throw the exception
            method.instructions.insertBefore(l4, new TypeInsnNode(NEW, "java/lang/IllegalStateException"));
            method.instructions.insertBefore(l4, new InsnNode(DUP));
            method.instructions.insertBefore(l4, new MethodInsnNode(INVOKESPECIAL, "java/lang/IllegalStateException", "<init>", "()V", false));
            method.instructions.insertBefore(l4, new InsnNode(ATHROW));

            method.instructions.insertBefore(l0, new JumpInsnNode(GOTO, l2));
            method.instructions.insertBefore(l2, new JumpInsnNode(GOTO, l1));

            // Exception handler
            LabelNode start = new LabelNode();
            LabelNode handler = new LabelNode();
            LabelNode end = new LabelNode();

            method.instructions.insertBefore(l0, start);

            method.instructions.insert(l2, end);
            method.instructions.insert(end, handler);

            // Just throw the exception again
            LabelNode l5 = new LabelNode();

            method.instructions.insert(handler, l5);
            method.instructions.insertBefore(l5, new TypeInsnNode(NEW, "java/lang/IllegalStateException"));
            method.instructions.insertBefore(l5, new InsnNode(DUP));
            method.instructions.insertBefore(l5, new MethodInsnNode(INVOKESPECIAL, "java/lang/IllegalStateException", "<init>", "()V", false));
            method.instructions.insertBefore(l5, new InsnNode(ATHROW));

            // Try/catch
            TryCatchBlockNode tryBlock = new TryCatchBlockNode(start, end, handler, "java/lang/IllegalStateException");
            method.tryCatchBlocks.add(tryBlock);

            // Init local variables
            method.visitLocalVariable("_v0_" + Rand.alphaNumeric(5), "F", null, l0.getLabel(), l2.getLabel(), v0index);
            method.visitLocalVariable("_v1_" + Rand.alphaNumeric(5), "F", null, l0.getLabel(), l2.getLabel(), v1index);
            method.visitLocalVariable("_ex_" + Rand.alphaNumeric(5), "Ljava/lang/IllegalArgumentException;", null, start.getLabel(), handler.getLabel(), exindex);
        }
    }

method是混淆方法的类型为MethodNode的参数，而类实现了接口Opcodes。

这很好，但不是所有方法（我对字节码很新，所以不知道确切的情况）。例如，它适用于main方法：

原始Java代码（在Procyon中反编译）： https://p.reflex.rip/DLMT.cs

原始字节码： https://p.reflex.rip/ywJt.go

混淆的Java代码（在Procyon中反编译）： https://p.reflex.rip/Er9V.cs

模糊字节码： https://p.reflex.rip/JBAb.go

然而，它打破了其中一个，divMinByMax，方法：

原始Java代码（在Procyon中反编译）： https://p.reflex.rip/AW9W.java

原始字节码： https://p.reflex.rip/GX2k.cpp

混淆的Java代码（在Procyon中反编译， FAILED ）： https://p.reflex.rip/Eqju.java

模糊字节码： https://p.reflex.rip/isiX.cpp

当我尝试使用java -jar运行模糊处理的JAR时，此方法会导致 VerifyError ：

Error: A JNI error has occurred, please check your installation and try again
Exception in thread "main" java.lang.VerifyError: Inconsistent stackmap frames at branch target 27
Exception Details:
  Location:
    test/one/HelloRandom.divMinByMax(DD)D @21: goto
  Reason:
    Current frame's stack size doesn't match stackmap.
  Current Frame:
    bci: @21
    flags: { }
    locals: { double, double_2nd, float, float }
    stack: { }
  Stackmap Frame:
    bci: @27
    flags: { }
    locals: { double, double_2nd, float, float }
    stack: { 'java/lang/IllegalStateException' }
  Bytecode:
    0x0000000: 2826 9712 7145 1272 4624 2596 9a00 0ca7
    0x0000010: 0014 9e00 48a7 0006 a7ff fabb 0016 59b7
    0x0000020: 0073 bfbb 0016 59b7 0073 bf00 0000 0000
    0x0000030: 00bf 0000 00bf 0000 0000 0000 00bf 0000
    0x0000040: bf00 00bf 0000 bf00 00bf 0000 0000 0000
    0x0000050: 00bf 0000 0000 0000 00bf 2826 6faf
  Exception Handler Table:
    bci [24, 27] => handler: 27
  Stackmap Table:
    full_frame(@18,{Double,Float,Float},{Integer})
    same_locals_1_stack_item_frame(@24,Integer)
    same_locals_1_stack_item_frame(@27,Object[#22])
    same_locals_1_stack_item_frame(@35,Integer)
    full_frame(@43,{},{Object[#159]})
    same_locals_1_stack_item_frame(@50,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@54,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@62,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@65,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@68,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@71,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@74,Object[#159])
    same_locals_1_stack_item_frame(@82,Object[#159])
    append_frame(@90,Double,Float,Float)
    same_locals_1_stack_item_frame(@93,Double)

我做了很多研究，我发现的唯一原因就是原因：据我所知，问题是@21上的堆栈（GOTO跳转到throw new IllegalStateException的标签{1}}）：

stack: { }

（为空）与跳转目标标签上的@27处的堆栈不匹配：

stack: { 'java/lang/IllegalStateException' } （包含它应该的例外＆＃34; throw＆＃34;）。

基本上，正如我所理解的那样，错误发生在我尝试执行GOTO <n>跳转时，其中<n>是＆＃34;抛出的标签编号＆＃ 34; IllegalStateException。

如何解决此问题？也许有一种方法可以让@21的堆栈在跳转之前包含java/lang/IllegalStateException（这样两个堆栈，前一个堆栈和跳转后一个堆栈匹配）？或者我可以用它做些什么呢？

Answer 1

您正在指令之后插入异常处理程序，但是当指令是条件分支时，即IFLE或IFGE时，可能不会执行分支，并且代码流在指令之后继续运行，进入异常处理程序。

这会创建一个不一致的状态，因为异常处理程序期望堆栈上的Throwable在代码流在检测的指令之后继续时不存在。但是当然，在这种情况下你不想执行异常处理程序，因此如果我做对了，你必须从GOTO到l2插入另一个l5。

在检测GOTO指令时，这不是问题，这些指令在指令之后永远不会继续。

在这个地方，我建议使用不同的编码风格。在不同的参考节点之前和之后插入使得在读取代码时无法预测实际的代码结构。如果您只使用一个参考节点插入一个线性的指令列表，那么它将更易于维护。