Question

我试图在x86_64（intel语法）中动态查找运行时调用和返回的函数的数量。

要做到这一点我使用ptrace（没有PTRACE_SYSCALL），并且我正在检查RIP注册表（包含下一个指令地址）并且我正在检查他的操作码。我知道如果LSB等于0xE8，则可以找到函数CALL（根据英特尔文档或http://icube-avr.unistra.fr/fr/images/4/41/253666.pdf第105页）。

我在http://ref.x86asm.net/coder64.html找到了每条指令，所以在我的程序中，每次我找到0xE8,0x9A，0xF1等...我找到了一个函数入口（CALL或INT指令），如果它＆＃39 ; sa 0xC2,0XC3等...它是一个函数离开（RET指令）。

目标是在运行时在每个程序中找到它，我无法访问测试程序的编译，工具或使用gcc的魔术工具。

我创建了一个可以使用gcc -Wall -Wextra your_file.c编译的小程序，并通过键入./a.out a_program启动。

这是我的代码：

#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/user.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

typedef struct user_regs_struct    reg_t;

static int8_t       increase(pid_t pid, int32_t *status)
{
        if (WIFEXITED(*status) || WIFSIGNALED(*status))
                return (-1);
        if (WIFSTOPPED(*status) && (WSTOPSIG(*status) == SIGINT))
                return (-1);
        if (ptrace(PTRACE_SINGLESTEP, pid, NULL, NULL) == -1)
                return (-1);
        return (0);
}

int                 main(int argc, char *argv[])
{
    size_t          pid = fork();
    long            address_rip;
    uint16_t        call = 0;
    uint16_t        ret = 0;
    int32_t         status;
    reg_t           regs;

    if (!pid) {
            if ((status = ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL)) == -1)
                    return (1);
            kill(getpid(), SIGSTOP);
            execvp(argv[1], argv + 1);
    } else {
            while (42) {
                    waitpid(pid, &status, 0);
                    ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, NULL, &regs);
                    address_rip = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, regs.rip, NULL);
                    address_rip &= 0xFFFF;
                    if ((address_rip & 0x00FF) == 0xC2 || (address_rip & 0x00FF) == 0xC3 ||
                        (address_rip & 0x00FF) == 0xCA || (address_rip & 0x00FF) == 0xCB ||
                        (address_rip & 0x00FF) == 0xCF)
                            ret += 1;
                    else if ((address_rip & 0x00FF) == 0xE8 || (address_rip & 0x00FF) == 0xF1 ||
                             (address_rip & 0x00FF) == 0x9A || (address_rip & 0x00FF) == 0xCC ||
                             (address_rip & 0x00FF) == 0xCD || (address_rip & 0x00FF) == 0xCF)
                            call += 1;
                    if (increase(pid, &status) == -1) {
                            printf("call: %i\tret: %i\n", call, ret);
                            return (0);
                    }
            }
    }
    return (0);
}

当我使用a_program运行它时（它是一个自定义程序，只需输入某些本地函数并执行一些编写系统调用，目的只是跟踪此程序的输入/左侧函数的数量）），没有错误发生，它工作正常，但我没有相同数量的CALL和RET。为例：

使用者＆gt; ./a.out basic_program

致电：636 ret：651

（大量的调用和撤销是由LibC引起的，他们在开始你的程序之前会有很多功能，请参阅Parsing Call and Ret with ptrace.）

实际上，就像我的程序比函数调用更多的返回，但我发现0xFF指令用于CALL或CALLF（r / m64或r / m16 / m32），但也用于其他像DEC，INC或JMP这样的指令（非常普通的指令）。

那么，我该如何区分呢？根据{{3}}使用＆＃34;操作码字段＆＃34;，但我怎样才能找到它？

如果我在我的条件中添加0xFF：

else if ((address_rip & 0x00FF) == 0xE8 || (address_rip & 0x00FF) == 0xF1 ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0x9A || (address_rip & 0x00FF) == 0xCC ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0xCD || (address_rip & 0x00FF) == 0xCF ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0xFF)
                call += 1;

如果我发布它：

使用者＆gt; ./a.out basic_program

致电：1152 ret：651

对我来说似乎很正常，因为它会计算每个JMP，DEC或INC，所以我需要区分每个0xFF指令。我试着这样做：

 else if ((address_rip & 0x00FF) == 0xE8 || (address_rip & 0x00FF) == 0xF1 ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0x9A || (address_rip & 0x00FF) == 0xCC ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0xCD || (address_rip & 0x00FF) == 0xCF ||
         ((address_rip & 0x00FF) == 0xFF && ((address_rip & 0x0F00) == 0X02 ||
         (address_rip & 0X0F00) == 0X03)))
                call += 1;

但它给了我同样的结果。我错了吗？如何找到相同数量的电话和转发？

Answer 1

以下是如何编程的示例。请注意，由于x86指令最长可达16个字节，因此必须查看16个字节以确保获得完整的指令。每个peek读取8个字节，这意味着您需要查看两次，一次在regs.rip，一次在8字节之后：

peek1 = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, regs.rip, NULL);
peek2 = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, regs.rip + sizeof(long), NULL);

请注意，此代码掩盖了有关如何处理前缀的大量详细信息，并将一堆无效指令检测为函数调用。进一步注意，如果要将其用于32位代码，则需要更改代码以包含更多CALL指令并删除REX前缀的检测：

int iscall(long peek1, long peek2)
{
        union {
                long longs[2];
                unsigned char bytes[16];
        } data;

        int opcode, reg; 
        size_t offset;

        /* turn peeked longs into bytes */
        data.longs[0] = peek1;
        data.longs[1] = peek2;

        /* ignore relevant prefixes */
        for (offset = 0; offset < sizeof data.bytes &&
            ((data.bytes[offset] & 0xe7) == 0x26 /* cs, ds, ss, es override */
            || (data.bytes[offset] & 0xfc) == 0x64 /* fs, gs, addr32, data16 override */
            || (data.bytes[offset] & 0xf0) == 0x40); /* REX prefix */
            offset++)
                ;

        /* instruction is composed of all prefixes */
        if (offset > 15)
                return (0);

        opcode = data.bytes[offset];


        /* E8: CALL NEAR rel32? */
        if (opcode == 0xe8)
                return (1);

        /* sufficient space for modr/m byte? */
        if (offset > 14)
                return (0);

        reg = data.bytes[offset + 1] & 0070; /* modr/m byte, reg field */

        if (opcode == 0xff) {
                /* FF /2: CALL NEAR r/m64? */
                if (reg == 0020)
                        return (1);

                /* FF /3: CALL FAR r/m32 or r/m64? */
                if (reg == 0030)
                        return (1);
        }

        /* not a CALL instruction */
        return (0);
}

Answer 2

我会亲自运行跟踪一条指令“迟到”，保留上一步中的rip和rsp。为简单起见，我们说curr_rip和curr_rsp是从rip和rsp以及{{PTRACE_GETREGS获得的prev_rip和prev_rsp个寄存器1}}来自前一个。

如果(curr_rip < prev_rip || curr_rip > prev_rip + 16)，则指令指针向后或向前移动超过最长有效指令的长度。如果是，那么：

如果(curr_rsp > prev_rsp)，最后一条指令是某种ret，因为数据也会从堆栈中弹出。
如果(curr_rsp < prev_rsp)，最后一条指令是某种call，因为数据也被推送到堆栈。
如果(curr_rsp == prev_rsp)，指令是某种跳跃;无条件跳跃或分支。

换句话说，您只需要检查指令（curr_rip - prev_rip字节，包括1到16之间的字节），从prev_rip开始，(curr_rsp != prev_rsp && curr_rip > prev_rip && curr_rip <= prev_rip + 16时。为此，我使用Intel XED，但您可以自由地实现自己的call / ret指令识别器。

如何使用ptrace找到CALL和RET编号？

2 个答案: