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HelloWorld.exex

HelloWorld.cpp




Level

초급



Content

"Hello World!" 프로그램을 디버깅 해보고 간단한 패치를 해보도록 하겠습니다.
이를 통하여 디버깅에 대한 감을 잡으실 수 있습니다.



Goal

- 기본적인 디버거 사용방법의 이해
- 간단한 Disassembly code 이해
- 간단한 프로그램 패치(patch)



Tool

Visual C++ 2008 Express Edition
OllyDbg 1.10



Hello World!

모든 C 프로그래머가 최초로 만들어 본 프로그램 Hello World! 를 최초의 디버깅 프로그램으로 결정하였습니다. SW 업계에서의 차지하는 Hello World! 의 의미, 처음 C 를 배울때의 두근거림 그리고 소스 코드의 간결함까지... 이 모든 것이 최초의 디버깅 프로그램으로써 더 할 나위 없이 딱 들어맞는군요.

자신에게 익숙한 C/C++ 개발툴을 이용하여 Hello World! 를 만들어 봅니다.
(Release 모드로 빌드하면 코드가 좀 더 간결해져서 디버깅하기 편합니다.)


<Fig. 1>




디버깅 목표


위에서 만든 HelloWorld.exe 를 실행해보면 당.연.히. "Hello World!" 메시지 박스가 출력될 것입니다. 그냥 디버깅만 하면 재미없으니까 이 문자열을 "Hello Reversing!" 으로 바꾸는걸 목표로 하겠습니다.

그러기 위해서는 먼저 HelloWorld.exe 를 디버깅하여 main() 함수내의 MessageBox() 함수 호출 코드를 찾아야 합니다.

그리고 적절히 해당 문자열 위치를 알아내어 변경시키면 되겠지요.



디버깅 시작

첨부된 HelloWorld.exe 파일을 OllyDbg.exe 로 열어보겠습니다.

* VC++ 도  소스가 있을때 어셈블리 수준의 디버깅이 가능합니다만, 일반적으로는 분석할때 소스가 없으므로 OllyDbg 같은 Win32 전문 디버거를 사용하게 됩니다.


<Fig. 2>


디버깅을 시작하기 전에 간단히
<Fig. 2> 에 보이는 OllyDbg 의 메인 화면 구성에 대해 설명드리겠습니다.

- code :
기본적으로 disassembly code 를 표시하고 각종 comment, label 을 보여주며 코드를 분석하여 loop, jump 위치 등의 정보를 표시한다.
- register : CPU register 값을 실시간으로 표시하며 특정 register 들은 수정도 가능함.
- dump : 프로세스내의 원하는 memory 주소 위치를 hex ASCII 값으로 표시하고 수정도 가능함.
- stack : ESP register 가 가리키는 프로세스 stack memory 를 실시간으로 표시하고 수정도 가능함.

디버거가 멈춘 곳은
EntryPoint(EP) 코드로써 HelloWorld.exe 의 실행 시작 위치(4011A1)입니다. 일단 EP 코드에서 눈에 띄는건 CALL 명령과 그 밑의 JMP 명령입니다.

Address     OP code        Disassembly       comment
----------------------------------------------------------------------------
004011A1    EB A6160000    CALL 0040284C     ; 0040284C (40284C 주소의 함수를 호출
)
004011A6    E9 A4FEFFFF    JMP 0040104F      ; 0040104F (40104F 주소로 점프)

- Address : 프로세스의 가상메모리(Virtual Address:VA) 내의 주소 위치
- OP code : OPeration code 의 줄임말로써 IA32(또는 x86) CPU 명령어
- Disassembly : OP code 를 보기쉽게 디스어셈 해준 코드
- comment : 디버거에서 추가한 주석 (옵션에 따라 약간씩 다르게 보임)

디스어셈 코드를 처음 보신 분들이라도 위 두줄의 코드는 그 의미가 명확합니다.

"40284C 주소의 함수를 호출(CALL)한 후 40104F 주소로 점프(JMP) 하라"

계속 디버깅을 진행해 보겠습니다.
목표는 우리가 작성한 main() 함수내의 MessageBox() 함수 호출을 확인하는 것입니다.



40284C
함수 따라가기

- Step Into [F7] :
하나의 OP code 실행 (CALL 명령을 만나면, 그 함수 코드 내부로 따라 들어감.)
- Step Over [F8] : 하나의 OP code 실행 (CALL 명령을 만나면, 따라 들어가지 않고 그냥 함수자체를 실행함.)
- Execute till Return [Ctrl+F9] :
함수 코드 내에서 RETN 명령어 까지 실행 (함수 탈출 목적)

F7
단축키로 함수 안으로 따라갈 수 있습니다.


<Fig. 3>


위 코드를 얼핏 보아도
Hello World! 에서는 사용된 적 없는 API 들이 호출되고 있습니다.
이곳은 분명 우리가 찾는 main() 함수가 아니겠군요.
이곳은 VC++ 에서 프로그램 실행을 위해서 추가시킨 (우리 소스코드에는 없지만) VC++ stub code 입니다. (각 컴파일러 종류/버전별로 stub code 는 틀려집니다.)
지금은 신경쓰지 말고 우리의 목표 main() 을 찾아 계속 진행해 보겠습니다.

*
주의사항 : 처음에는 Win32 API 함수들(OllyDbg comment 상에서 빨간색 API 함수 호출 부분)은 따라가지 마세요.  너무 헤멜 수 있습니다. Step over[F8] 로 넘어가세요.

4028E1
주소에 RETN 명령어가 있습니다.
(RETN
은 함수의 끝을 나타내며 함수가 호출된 명령어 바로 다음 명령어로 되돌아 갑니다.)

그곳까지 Step over [F8] 하시거나 또는 Execute till Return [Ctrl+F9]로 한방에 가봅니다.

그리고
RETN 명령어를 실행하면[F7/F8] <Fig. 2> 에서 봤던 4011A6 주소로 오게됩니다.
(C
언어에서 함수를 호출하고 리턴하면 그 다음 명령어로 오는 것을 생각하시면 됩니다.)



40104F 따라가기

4011A6
주소의 JMP 0040104F 명령을 실행해서 40104F 로 갑니다.


 <Fig. 4>


<Fig. 3> 보다 좀 더 복잡해 보이는 VC++ stub code 가 나타났습니다
실력 향상을 원하시는 분들은 이 코드에서 Step In/Over 를 사용해서 마구 헤매셔야(?) 합니다
함수 호출을 너무 깊게 따라가서 너무 힘든 상황이라고 생각되시면 아래의 ‘디버거 좀 더 능숙하게 다루기’ 내용을 참고하셔서 다시 디버깅 하시면 됩니다.

* 헤매야 하는 이유
여러분이 초보자이기 때문입니다. ^^ 각 컴파일러/버전별로 stub code 를 눈에 익혀 놓으시면실전에서는 stub code 처럼 보이는 부분은 빠르게 뛰어 넘을 수 있습니다
마치 C언어 처음 배울때 컴파일 에러를 많이 내보고, 에러 메시지를 눈에 익히는 것과 같다고 할 수 있습니다실전에서 같은 에러 메시지가 발생했을때 능숙하게 해결하기 위함이지요.



디버거 좀 더 능숙하게 다루기

- Restart [Ctrl+F2] : 다시 처음부터 디버깅 시작. (디버깅 당하는 프로세스를 종료하고 재실행 시킴.)
- Go to [Ctrl+G] : 원하는 주소를 찾아감. (코드를 확인할 때 사용. 실행되는 것은 아님.)
- Execute till Cursor [F4] : cursor 위치까지 실행함 (디버깅 하고 싶은 주소까지 바로 갈 수 있음.)
- Comment [;] : Comment 추가
- User Defined Comments : 마우스 우측 메뉴 -> Search for -> User defined Comment
- Set/Reset BreakPoint [F2] : BP 설정/해제
- Run [F9] : 실행 (BP 가 걸려있으면 그곳에서 실행이 정지됨.)

디버깅을 재실행[Ctrl+F2] 하시고 [Ctrl+G] 단축키로 40104F 주소로 갑니다
40104F 주소에 커서가 놓여져 있을텐데요, [F4] 단축키로 바로 날라갑니다
이곳(40104F) 베이스 캠프라고 부르겠습니다

베이스 캠프로 가는 또 다른 방법은 BP(Break Point) 를 설정[F2] 하고 실행[F9] 하는 것입니다디버거는 현재 실행위치서부터 프로세스를 실행하다가 BP 가 걸린 곳에서 멈추게 됩니다. (BP 없으면 그대로 계속 실행)

그럼 이번에는 [;] 단축키로 주석을 달아 볼까요?


<Fig. 5>


프로그래밍에서와 마찬가지로 디버깅에서 주석은 매우 중요한데요, 커서 위치를 잠시 다른 곳에 두고 'User Defined Comments' 메뉴를 선택하면 아래와 같이 사용자가 입력한 주석들이 표시됩니다. 


<Fig. 6>


빨간 글씨로 표시된 부분이 커서 위치입니다. 
주석 위치와 겹쳐지면 빨간 글씨만 나타납니다. 
(그래서 커서위치를 잠시 다른 곳에 두시라고 한겁니다.)

해당 주석을 더블 클릭하면 그 주소로 갈 수 있습니다
(OllyDbg 를 종료하더라도 주석은 *.udd 파일에 보관되기 때문에 다음에 다시 볼 수 있습니다.)

이어지는 강좌에서 '원하는 코드를 빨리 찾는 방법' 을 가르쳐 드릴텐데요
나중에라도 베이스 캠프에서부터 API 호출을 제외한 모든 함수 호출을 일일이 따라가[F7] 보시는걸 권장합니다

(continue)

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Reverse Engineering (RE)



일반적인 의미에서 Reverse Engineering (RE : 역공학)이라고 하면,
물건이나 기계장치 혹은 시스템 등의 구조, 기능, 동작등을 분석하여
원리를 이해하며 단점을 보완하고 새로운 아이디어를 추가시키는
일련의 작업이라고 할 수 있습니다.


Reverse Engineering(이하 리버싱) 의 개념은 여러분의 일상생활 속에서도 찾아 볼 수 있습니다.

회사에서 리버싱이 사용되는 예를 들어 보겠습니다.
가령 경쟁사에서 신제품을 출시했다고 해봅시다.
R&D 부서에서는 얼른 구입해서, 어떤 새로운 기능이 있으며 어떻게 만들었는지 살펴볼 것입니다.

구현 능력이 엇비슷 하다면 금방 따라 만들 수 있을것입니다.
혹은 원래 기능의 단점을 보완하고 더 새로운 기능을 추가시킬 수 있을지도 모릅니다.



Reverse Code Engineering (RCE)



소프트웨어 역공학의 의미는 일반적인 의미의 역공학과 기본적으로 같은 개념이지만,
분야를 소프트웨어로 한정지어 놓았다고 이해하시면 되겠습니다.

우리나라에서는 아직 정확한 용어의 통일이 되지 않아서 여러가지 용어들이 같이 사용되고 있습니다.
많은 분들께서 Reverse Code Engineering, Reverse Engineering, 역공학, 리버싱등의 용어를 마구 섞어서 쓰고 계십니다.

제 블로그에서도 'RCE', 'RE' 혹은 편하게 '리버싱' 이라고 표현하겠으며,
제가 가장 좋아하는 단어인 '분석'  또는 '상세분석' 이라는 말을 많이 쓰도록 하겠습니다.
말 그대로 소프트웨어를 리버싱 관점에서 상세하게 분석한다는 뜻입니다.


일반적인 소프트웨어 혹은 프로그램들의 제작방법을 보면,
먼저 소스 코드를 작성하고 컴파일/링크 과정을 거쳐서 실행가능한 binary 형태의 파일로 만들어 집니다.

여기서 실행가능하다는 말은 컴퓨터가 그 binary 를 이해할 수 있어서
프로그램을 제작자의 의도대로 실행 시킬 수 있다는 뜻입니다.

컴퓨터를 잘 이해하고 있는 사람 또한 같은 바이너리 코드를 보고 이해할 수 있습니다.
(물론 이해 속도는 떨어지겠지만요.)

일반인들이 실행가능 binary 파일의 내용을 보면 마치 고대의 해독 불가능한 상형문자를 보는 것과 마찬가지로 그 내용을 이해할 수 없지만, 소프트웨어 역공학 전문가들의 눈에는 그 내용이 훤히 보이게 되는 것입니다.

어떻게 그런 일이 가능할까요?
컴퓨터의 구조와 언어를 능숙하게 익히면 가능합니다.

어떤 리버싱 전문가는 농담삼아(?) 이렇게 이야기 하기도 합니다.
“남들이 작성한 지저분한 C 소스코드 보는 것보다, 그 실행파일의 disasm 코드를 보는게 더 편해.”



RCE 방법



크게 두가지 방법이 있습니다. 정적분석동적분석입니다.

1) 정적분석
: 파일을 실행 시켜 보지 않고 분석하는 방법입니다.
  파일의 종류(EXE, DLL, DOC, ZIP, etc), 크기, 헤더(PE)내용, 내부 문자열, 실행압축여부, 등록정보, 디버깅정보,
  디지탈 인증서 등을 확인하는 것입니다.
  또한 디스어셈블러(Disassembler)를 이용해서 내부 코드와 그 구조를 확인 할 수 있습니다.

2) 동적분석
: 파일을 직접 실행 시켜서 분석하는 방법입니다.
  실행 증상(파일, registry, 네트워크 등)을 모니터링 하고,
  디버깅(debugging) 하여 기능, 동작, 메모리 상태, 레지스터 값, 코드 흐름을 살펴보는 것입니다.

두 가지 분석 방법 모두 편리한 유틸리티들을 사용하여 분석이 이루어지며,
경우에 따라서 두 가지 방법 중에서 한가지 혹은 두가지 모두를 사용하여 분석을 완료합니다.

제 경우에는 보통 정적분석으로 최대한의 정보를 수집하고 해당 파일에 대한 감을 잡은 후에 동적분석을 해봅니다.
Debugging 은 가장 마지막에 쓰거나 경우에 따라서는 아예 쓰지 않습니다.



패치(patch) 또는 크랙(crack)




프로그램의 파일 혹은 실행중인 프로세스의 메모리 내용을 변경시키는 작업을 패치(patch) 라 하고,
그 중에서도 의도적으로 저작권을 침해하기 위하여 변경시키는 작업을 크랙(crack) 이라고 합니다.

이러한 예는 일상생활에서 많이 접할 수 있습니다.

iPhone 을 크랙하여 쉘을 띄우고, 게임기를 크랙하여 복제 CD 를 사용할 수 있도록 하며
각종 SW 를 크랙하여 불법 복제를 가능하도록 하는등 셀 수 없이 많은 크랙을 볼 수 있습니다. 

제 블로그에서는 정품 소프트웨어의 크랙 방법을 다루지 않습니다.
어디까지나 리버싱의 원리와 OS 내부구조에 대한 깊이있는 공부가 주된 관심사 입니다.



ReverseCore



리버싱 방법과 그 원리에 대해서 설명하는 블로그로 만들겠습니다.

ReverseCore 접속 준비물은 적당한 의욕  구글(Google) 입니다. 


- 적당한 의욕 

    과욕을 부리시면 안됩니다.
    리버싱은 인내, 인내, 인내의 연속입니다.
    과욕을 부리시다가 생각대로 안되면 중도 포기하게 됩니다.
    "안돼면 내일 하지 뭐~" 이런 자세가 좋은것 같습니다.


- 구글(Google) 

    뭐든지 다 있다고 그냥 믿으십시요.
    내가 궁금한 내용이 다 있다 라고 그냥 순수하게 믿고 찾으시기 바랍니다. 
    지금부터 배우려는 내용은 이미 수년전에 누군가가 했었던 것들이며,
    수년동안 많은 사람들이 따라 해봤던 내용들입니다.
    만약 찾는게 진짜로 없다면... 
    축하드립니다.
    드디어 당신은 리버싱 guru 의 경지에 도달하신겁니다. ^^


제가 강조하고 싶은 내용은
리버싱이란 컴퓨터와 OS 내부구조에 정통해야 좋은 성과를 얻을 수 있다
는 것입니다. 


 

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