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基于 FA2sp 的逆向小记

NyaCl2024年6月15日大约 12 分钟逆向工程RA2Syringe进程注入

基于 FA2sp 的逆向小记

参考资料：

背景

FA2sp 是为了改善红警 2 地图编辑器 FinalAlert2（下面简称 FA2）的使用体验而开发的扩展库。它通过 Syringe 注入 Hook 的方式，无需修改 FA2 本体便能享受到扩展的功能和修复。

2024年3月8日，EA 在发布 Steam 版红警 2 时，终于把 FA2 的源码放了出来，自此 FA2sp 完成了历史使命。 然鹅，FA2sp 的主要开发者 @secsome（书伸）虽然承诺把扩展功能和 bug 修复移植到官方源码中，但由于三次元原因该计划迟迟未能推进。 考虑到《星辰之光》这边仍有对 FA2 的扩展需求，我便当起了接盘侠，继续 FA2sp 的维护。

那既然接了盘，总该干点事不是。于是才疏学浅的我结合自己备考 408 的粗略理解，尝试研究书伸留下来的逆向成果——finalalert2yr.exe.idb。

复习一下寄组

注

我事非科班生，对汇编的认识仅限考研 408 计算机组成原理对“指令系统”的考察。

其实我参加的是 24 考研（2023.12.23-24），但回去翻考研群已经只剩 23 考研的资料了。

FA2 显然是 Intel x86 架构的程序，恰好 24 考研主要考 x86 汇编。

寄存器

除了考研常考的通用寄存器e[abcd]x、帧指针ebp栈指针esp外， 在遇到 Fatal Error 时，我们还重点关注except.txt里的eip寄存器：

EIP: 00534096	ESP: 013A89D4	EBP: 013A89FC
EAX: 00000000	EBX: 00886240	ECX: 00886240
EDX: 003F5000	ESI: 00886230	EDI: 2A3C0000

在 FA2sp 里，这些寄存器可以通过 Syringe Hook 定义里的REGISTERS *R指针参数存取。

跳转汇编指令

重要

考虑到王道书里介绍的多数基本运算指令在分析 FA2 中意义并不大，这里就直接跳过了。
完整版的 x86 汇编指令介绍还请移步《汇编语言程序设计》或者《汇编原理》之类的课程，恕不浪费太多时间咯。

常规：Jump 系列

分为 jmp 无条件跳转，和 jcondition 有条件跳转两种。其中条件跳转可以部分参考 pwsh 的比较：

条件跳转指令字PowerShell 比较
je (Equal ==)-eq
jne (Not Equal !=)-ne
jz (Zero == 0)-eq 0
jg (Greater than >)-gt
jge (Greater than or Equal to >=)-ge
...

在 IDA 中，jmp j...通常跟的是标签（如LABEL_20），标签用于指代某一个虚拟地址（32 位程序基址0x400000）。 跳转指令认出标签指代的地址后，将 EIP 寄存器设为该地址，CPU 从那里继续取指、间址（可能跳过）、执行、中断（可能跳过）四部曲。

特殊：函数调用

主要是call和ret这一对。

call lbl是父级函数去“调用”。它会把函数参数、下一指令地址压入栈，然后无条件跳转到lbl标签指代的地址（同时改变 EBP 的值，以便建立新的栈帧）；

相对的，ret是子函数要“返回”。在回收子函数栈帧、还原 EBP 之后，ret指令会无条件跳转回先前执行到的位置。

相关信息

回收栈帧、还原回父级函数的 EBP 这两步由leave指令完成，
相当于mov esp, ebp再pop ebp，详见「栈帧」。

栈帧

函数的执行是由进程的栈空间管理的（相应的，malloc new之类则从堆空间申请内存），正所谓“函数调用栈”。 栈帧通常会记录局部变量等临时用到的数据，同时也是实现函数调用的重要跳板。

设有这么两段代码：

int eg_sub(int x, int y) { return x * y; }
int example() {
  int a = 10;
  int b = eg_sub(a, 1024);
  return b - a;
}

又假设example()被 main 函数调用，那么栈帧可能会是这种分布：

地址...备注
0x520（main()的 EBP）example()栈帧从这里开始
0x51Cint a = 10
0x518int b
0x514（空余 8B）gcc编译器要求栈帧大小为 16B 的整数倍
0x50C1024参数 y
0x50810参数 x，即复制 a 的值
0x504调用eg_sub()时 EIP 指向的下一指令地址亦即被call压栈、ret返回的地址
example()栈帧到此结束
0x500（example()函数的 EBP）这里是eg_sub()的栈帧了
......

调用eg_sub()前，首先把参数y x压栈（cdecl约定采取反向入栈）。 对于int b那一行语句，我们不妨拆成这样的汇编指令：

push ecx     # 设 a=10 位于 ecx
call eg_sub  # 函数调用，返回值在 eax
mov ebx, eax # 假设 b 在 ebx，把返回值赋给 b

那么执行到call指令时，EIP 指向下一条mov指令，于是call指令保存（入栈）EIP 的值，放心地跳转到eg_sub的指令地址去了。

在进入eg_sub那里之后，首先建立它自己的栈帧：

push ebp
...
mov ecx, [ebp + 12]  # 假设 ecx 存 y
mov edx, [ebp + 8]   # 假设 edx 存 x
...

执行完之后保存返回值mov eax, ...，回收栈帧、还原现场leave，然后ret指令跳转回example()。 ret指令把执行call指令时的“下一指令地址”弹回 EIP 寄存器，然后 CPU 就若无其事地继续跑 example 函数了。

注

王道计组书和视频课「过程调用的机器级表示」那一节对于call ret指令以及栈帧的介绍可能更清楚一点。 24 考研距今也有半年余了，恕我没有办法准确地复述出来。

寻址方式

上面讲栈帧出现了个[ebp + 12]，涉及到两种寻址：寄存器间接寻址和 EBP“相对寻址”。

重要

注意我这“相对寻址”是打了引号的，因为并不是以 PC（或者说 IP、EIP 寄存器）为基准的相对，而是 EBP。

首先是 EBP 寻址。进程由操作系统管理，其堆栈空间在内存中开辟。既然如此，EBP 和 ESP 的值实际上就是指向内存中栈空间的地址。 比如在上面「栈帧」里举的例子，执行example()函数主体时，[EBP]=0x520，[ESP]=0x504； 进入eg_sub()函数调用后，[EBP] 则变为 0x500。

于是，我们可以对栈指针 ESP 和帧指针 EBP 做加减运算，找出函数参数、局部变量等信息。 例如上面建立eg_sub的栈帧时把函数参数从栈里读出来（不是pop出栈），就用eg_sub的 EBP 往上加。 由于两个栈帧之间总隔着一个“返回地址”，所以第一个参数并不是+4，而是+8。 而相对的，访问局部变量可以用 EBP 往下减，EBP - 4，EBP - 8，之类的。

通常来说，ESP 容易受pop push指令的影响，比较“多动”；而 EBP 相比起来更“安稳”一些。
当然 ESP 寻址肯定是有的，Syringe 里的XXX_STACK就是 ESP 寻址。只是 EBP 寻址我讨论起来方便。

其次是寄存器间接寻址。对 EBP 指针做加减运算，找到参数、局部的地址之后，还需要做一次间接寻址，去内存里把真正的数据抓出来。
间接寻址不需要你操心，我只是让你注意寄存器旁边的中括号而已：

mov eax, ebx    # 把 EBX 寄存器里的值直接传给 EAX
mov eax, [ebx]  # 把 EBX 里的内存地址取出来，再读那个内存地址，把数据传进 EAX。

初探 IDA

案例

FA2 的“国家”和“所属”是靠后缀区分的，国家直接取自 Rules*.ini，所属则是在国家基础上添加了 House后缀，比如国家YuriCountry和所属YuriCountry House。
默认在触发编辑器属性页里，触发所属方会截断空格，只许你选“国家”。现要求把这个碍事的截断给干掉，方便我们实现多人合作地图的“所属”关联。

逆向分析

有源码做题就是快

注意到TriggerOptionsDlg.cpp里关于“触发所属方”的事件定义：

void CTriggerOptionsDlg::OnEditchangeHouse()
{
    // ... 前面忘了

	CString newHouse;
	m_House.GetWindowText(newHouse);  // 实际是 GetWindowTextA

	// FA2 读完所属会用 CSF 本地化这些窗口控件的所属名字（但是非常鸡肋）
    // 这一步又把本地化的所属翻译回 INI 的所属 ID
	newHouse=TranslateHouse(newHouse);

	newHouse.TrimLeft();
    // 如果你英语好一点，空格 => space，你便已经找到要淦的位置了：
	TruncSpace(newHouse);

    // ... 后面忘了
}

右键对TruncSpace转到定义，可以在functions.cpp发现：

void TruncSpace(CString& str)
{
	str.TrimLeft();
	str.TrimRight();
	if(str.Find(" ")>=0) str.Delete(str.Find(" "), str.GetLength()-str.Find(" "));
}

于是确定我们要干掉的就是这个TruncSpace。

当然了前面说过，书伸还没搬运完 FA2sp 的功能修复，改源码暂时没什么意义。

开始之前赞美一下书伸，书门！（
没有书伸的成果，我不可能很快找出待修改函数的虚拟地址。

在 32 位 IDA 里新建一个反编译项目，打开 FA2 的主程序。我们案例要淦的函（方）数（法）位于0x501D90，在菜单栏Jump里找到Jump to address，把这个地址复制进去确认。
默认它会切换为 Graph View，你需要右键改为 Text View：

IDA 默认的图表模式
IDA 默认的图表模式

往下翻到.text:00501E58，注意到GetWindowTextA这个 WinAPI。如果你翻看了上面的源码，就会发现我们离目标不远了。

提示

引用的 API，比如说 WinAPI 或者 CString 类的 API，地址通常都比较靠后。 在 Text View 里双击那个GetWindowTextA，可以发现地址跑到0x553134去力（瞄完可以用工具栏上的左箭头返回我们正文看的位置）。 所以接下来不要认错函数调用咯。

借着上面的提示，同屏GetWindowTextA后面只剩两个怀疑对象：sub_43C3C0和sub_43EA90。

找出附近的函数调用
找出附近的函数调用

接下来看看这两个嫌疑函数的特征。直接菜单栏View，Open subviews，Generate pseudocode (F5)生成反汇编代码，于是我们得到案例方法的 C 式伪代码：

辨认嫌疑伸
辨认嫌疑伸

由上面的源码可得，截断空格的函数TruncSpace只有一个参数，至此我们确定是sub_43EA90背锅。

编写 Hook

目前我已知两种 Hook 用法，我们这里写的 Hook 是第二种用途：

  • 在原函数里新增内容实现扩展（return 0）
  • 绕过（或覆盖）原函数的执行流程（return到目标地址）

背景芝士：Syringe

Syringe.h提供了定义 Hook 的宏：

#define EXPORT_FUNC(name) extern "C" __declspec(dllexport) DWORD __cdecl name (REGISTERS *R)

#define DEFINE_HOOK(hook, funcname, size) \
declhook(hook, funcname, size) \
EXPORT_FUNC(funcname)

更详细的介绍可以翻 Zero Fanker 的 Ares Wiki。这里只需要知道，写 Hook 靠DEFINE_HOOK准没错。
然后解释一下这个宏要补的三个参数：

  • hook：即你要灌注（覆盖）的地址。

毕竟你外部定义的 Hook 不可能凭空插入原程序里，肯定需要遮掉原有的一部分指令机器码，才有机会跳转到你的 Hook。

  • funcname：即你的 Hook 名字。

注意

虽然 Hook 名字实际上就是 DLL 导出的函数名字，但并不推荐随性的命名。最好还是讲清楚你淦的原函数叫什么，或者你写这个 Hook 要做什么。

  • size：即 Hook 覆盖多少字节的原函数指令码（bixv >= 5B）

简单提一嘴 Syringe 如何“灌注”Hook：

完整版可以参考 Thomas 写的高阶知识：Syringe 的工作原理。

浓缩版就是，向hook的地址那里写入jmp无条件跳转指令。由于jmp指令码本身占 1B，后面跟的虚拟地址总是占 4B，故size至少得是 5。 那倘若要覆盖超过 5B 的机器代码呢？答案是多余部分用nop（空指令，什么也不做）填充。

西瓜猫猫头
西瓜猫猫头

注意事项

我们这里针对的是函数调用，需要注意 C++ 的函数执行完成后会触发栈区局部变量的析构函数（通常是空间回收），因此并不建议把传参的汇编指令也给覆盖掉。

就这个例子而言，只需覆盖call指令：

提示

在 IDA 选项（Options > General）里，右上角勾选Stack Pointer，把Number of opcode bytes改为 8，确认即可看到机器码视图。
然后你就会发现call指令刚好 5 个字节。

call 指令的机器码
call 指令的机器码

实战

都有现成项目 FA2sp 了，你不会想着要白手起家吧？

在 FA2sp 项目里依次打开FA2sp\Ext\CTriggerOption，在Hooks.cpp里添一个 Hook：

DEFINE_HOOK(501EAD, CTriggerOption_OnCBHouseChanged, 5)
{
    // 这里什么都不用做，我们只是跳过 FA2 截断空格那一步而已。
    return 0x501EB2;  
}

由于declhook宏设置 Hook 位置时已经标了0x（可以在 Visual Studio 里把鼠标移到宏上面预览展开的代码）， 这里DEFINE_HOOK后面设置的地址就不需要再补0x了。

补充

REGISTERS 寄存器类

在上面的「背景芝士」中，注意到导出的 Hook 函数只有一个REGISTERS类的指针参数 R。
有时我们会需要获取原函数的实参、局部变量等信息，并加以修改，这时就要靠 R 指针获取了：

进阶知识：Hook 函数的用法

具体的例子还要结合已有的idb逆向成果自行意会。虽然函数调用的基本原理在计组那一块已有涉及， 但一个函数叫什么名字、里面什么寄存器对应什么变量，这些都是前辈们自行逆向出来的结论。对此，咱还是保留点最起码的尊重罢。

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