代码还原的技术: Unidbg调试浮点数运算(一)

一、目标

在做代码还原的时候，经常能看到一些奇怪的寄存器和奇怪的指令:

vldr s15, [r1]
vadd.f32 s15, s14, s15

很像某些流量明星，看上去很眼熟，仔细看看又不认识。

它们就是传说中的浮点数运算，今天我们来点亮一个很有用的技能树： Unidbg调试浮点数运算

二、步骤

先写个floatdemo

有这么一个祖传的算法函数。

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_fenfei_app_floatdemo_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject Obj, jdouble value) {
    std::string hello = "Hello from C++";

    double p=3.14159;
    double s,v,rc;

    v = 2*p*value;
    s = p*value*value;

    rc = v+s;

    hello = std::to_string(rc);

    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

算出圆的周长和面积，然后再把它们相加。

高级语言就是好，一目了然。

IDA一把

可以看出两个区别，一个是寄存器不一样，普通运算使用的寄存器是R0-Rx,浮点数运算使用的是D0-Dx (其实还有 S0-Sx)，另一个是指令不一样，普通运算是MOV、MUL，而浮点数运算使用的是VMOV，VMUL，感觉就是普通运算的VIP版。

第一个知识点就出来了，V开头的指令就是浮点数运算指令，Dx Sx Qx 就是浮点数寄存器。

Unidbg亮相

按照 Unidbg模拟执行某段子so实操教程(一) 先把框架搭起来这个框架把我们刚才编译的 floatdemo.apk 跑起来，然后增加一个 stringFromJNI 函数的调用。

private String callfun(String methodSign, Object ...args) {
        DvmObject mainactivity = MainActivity_dvmclass.newObject(null);
        Object value = mainactivity.callJniMethodObject(emulator,methodSign,args).getValue();
        return value.toString();
}

由于 stringFromJNI 不是静态(static)的类函数,所以我们需要先创建个一个 MainActivity 对象，才可以调用它的方法。

先跑一下看看结果

Find native function Java_com_fenfei_app_floatdemo_MainActivity_stringFromJNI(D)Ljava/lang/String; => RX@0x4000c6c9[libnative-lib.so]0xc6c9
JNIEnv->NewStringUTF("150.796320") was called from RX@0x4000c73d[libnative-lib.so]0xc73d
ret:150.796320
emulator destroy...

我们传了个参数6，半径是6的圆，周长是 37.699，面积是113.097 ，它们之和是 150.796。结果没毛病，那我们开始调试了。

Unidbg调试

从刚才运行的结果里我们知道 stringFromJNI 函数的地址在 0xc6c9，那么我们现在需要在这个地址下个断点，让调试器停在这个地址。

Unidbg的调试功能依然很强大，它支持三种调试模式 CONSOLE、GDB和IDA，目前我用的顺手的是 CONSOLE 模式，今天先介绍这个。

开启调试炒鸡简单，加上这两行代码就行

Debugger MyDbg = emulator.attach(DebuggerType.CONSOLE);
MyDbg.addBreakPoint(module.base + 0xc6c9);

运行一下，就顺利的进入到调试器命令行了，直接回车，会显示目前支持的调试命令。

我们是新手嘛，先掌握一个n和s两个命令就行了，n是单步步过，就是执行一条指令，步过函数调用；s是单步步入，就是执行一条指令，进入函数调用。

n命令跑几下来到我们要分析的浮点数运算的位置，发现尴尬了……

Unidbg调试器只显示了Rx寄存器，没有显示Dx系列的寄存器，这下怎么分析，不能盲摸呀？

打开Unidbg浮点数寄存器显示

Unidbg是支持浮点数运算模拟的，那么一定是有地方去读取浮点数寄存器的，只是没有显示出来而已。

我们先分析下Unidbg调试时寄存器显示部分的代码。

先搜索 r0= 在哪里处理的？

showRegs 就是显示寄存器，当参数为null的时候，通过 ARM.getAllRegisters 来显示所有的寄存器。但是为啥没有显示浮点寄存器呢？奇怪。

我们再往下翻，发现在ARM64的模拟下显示了Q0-Q31寄存器，通过查阅资料，我们知道了原来它们都是一伙的。

那ARM32先放一下，我们把模拟环境切换到ARM64

emulator = AndroidEmulatorBuilder.for64Bit().setProcessName("com.fenfei.runfloatdemo").build(); // 创建模拟器实例，要模拟32位或者64位，在这里区分

再跑一下，调试器没有激活？

这是为什么？原来我们把模拟器从Arm32切换到了Arm64，那么载入的so就是64位的了，所以 stringFromJNI 函数的地址也变了，需要把断点下在新的地址 0x12738 上面。

这下不一样了，浮点寄存器都显示出来了。

优化一下浮点寄存器的显示

李老板: 奋飞呀，这个0x400921f9f01b866e是啥意思呀，你是不是搞错了，浮点数寄存器显示的咋不是 3.14159 ,而是这个乱七八糟的数据？

奋飞: 老板，程序员的母语就是16进制，没有一眼把 0x400921f9f01b866e 认出是 3.14159的，晚饭是不配加鸡腿的，也不配变秃的。

有理想的同学请自行搜索 IEEE754 二进制浮点数算术标准

其他的同学请和我一起优化下浮点寄存器的显示。

由于飞哥目前为止还没有变秃，确实也看不出来这玩意就是 3.14159, 只好另辟蹊径，给大家传授一个神奇的函数:

public static double bytes2Double(byte[] arr) {
    long value = 0;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        value |= ((long) (arr[i] & 0xff)) << (8 * i);
    }
    return Double.longBitsToDouble(value);
}


// 在showRegs64函数里面加个显示
case Arm64Const.UC_ARM64_REG_Q0:
    byte[] data = backend.reg_read_vector(reg);

    double bOut = bytes2Double(data);

    if (data != null) {
        builder.append("\n>>>");
        builder.append(String.format(Locale.US, " q0=0x%s(%.3f)", newBigInteger(data).toString(16),bOut));
    }
    break;

科学研究表明：在没有变秃的前提下，我们依然有机会变强。

其实C/C++ 有个神奇的玩意叫指针，这种显示一把梭就行

BYTE dPiByte[8] = {0x6e, 0x86, 0x1b, 0xf0, 0xf9, 0x21, 0x09, 0x40 };
double dPi = *(double*)dPiByte;

好了，后面的几步运算就是乘乘加加了，同学你自己n几下就ok了。

(此处应有掌声，赞、在看和转发朋友圈)

三、总结

为什么要去调试，直接F5大法不香吗？

现在Ollvm肆虐，掌握一些手撕汇编的良方可保你无忧。

为什么要用Unidbg去调试，IDA不香吗？

悟空，等你遇上内存防修改，无法下软件断点和一些BT的反调试的时候，你自会回来和为师唱这首歌的： Only You ……

预告一下，下一篇是开启Arm32下的浮点数寄存器显示和TraceCode

知道为何自古红颜多薄命吗？因为没人在意丑的人活多久。

100

关注微信公众号，最新技术干货实时推送

100

文章作者奋飞

上次更新 2021-08-16

许可协议奋飞安全原创，转载请注明出处。