给流行视频软件的JS虚拟机写一个编译器

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2020年8月25日17:58:50评论271 views字数 4480阅读14分56秒阅读模式
给流行视频软件的JS虚拟机写一个编译器

本文为看雪论坛优秀文章

看雪论坛作者ID：StriveMario





0x0 前言



其实这篇笔记很久之前就写了，写的零零碎碎的，最近翻硬盘的时候看到了，就想着整理一下发出来，和大家讨论一下，其中有些逻辑可能自己都不太清楚了（毕竟写代码不注释，一周不看代码就不属于自己了，手动狗头）， 描述的有问题欢迎指出哈。





0x1 js虚拟机逆向



先看看原始文件是什么样的（一部分opcode片段），这时候看还是比较乱的……


.........case 71:    v[x++] = n;    break;case 72:    v[x++] = +f();    break;case 73:    u(parseInt(f(), 36));    break;case 75:    if (v[--x]) {        b++;        break    }case 74:    g = t.charCodeAt(b++) - 32 << 16 >> 16,    b += g;    break;case 76:    u(k[t.charCodeAt(b++) - 32]);    break;case 77:    y = v[--x],    u(v[--x][y]);    break;case 78:    g = t.charCodeAt(b++) - 32,    u(a(v, x -= g + 1, g));    break;case 79:    g = t.charCodeAt(b++) - 32,    u(k["$" + g]);    break;.........


如何逆向这部分我这里不细说了，单步调试的话还是很容易看出每个操作的意义的，经过一步步单步分析后，逻辑就清晰了很多，可以看到不少压栈出栈的操作，是一个基于堆栈的栈式虚拟机，利用数组模拟堆栈，且有作用域管理。


  .........case 71:    vm_stack[vm_esp++] = pthis;    console.log('PUSH pthis {obj:%s type:%s}', my_tostring((vm_stack[vm_esp-1])), typeof((vm_stack[vm_esp-1])));    break;case 72:    vm_stack[vm_esp++] = +vm_substring();    console.log('PUSH STR {obj:%s type:%s}', my_tostring((vm_stack[vm_esp-1])), typeof((vm_stack[vm_esp-1])))    break;case 73:    vm_push(parseInt(vm_substring(), 36));    console.log('PUSH INT {obj:%s type:%s}', my_tostring((vm_stack[vm_esp-1])), typeof((vm_stack[vm_esp-1])))    break;case 75: //判断条件是否成立    if (vm_stack[--vm_esp]) {        index++;        break    }case 74: //不成立则跳过, 或用于循环代码块    g = codes.charCodeAt(index++) - 32    g = g << 16 >> 16    console.log('IDX+=%s', my_tostring(g))    index += g;    break;case 76:    var vars_idx = codes.charCodeAt(index) - 32;    //vars_idx = vars_idx);    vm_push(vm_vars[codes.charCodeAt(index++) - 32]);    console.log('PUSH Vars[%s] {obj:%s type:%s}',my_tostring( vars_idx), my_tostring(vm_vars[vars_idx]), typeof((vm_vars[vars_idx])))    break;case 77:    y = vm_stack[--vm_esp],    vm_push(vm_stack[--vm_esp][y]);    console.log('PUSH_OBJECT {obj:%s type:%s}', my_tostring((vm_stack[vm_esp-1])), typeof((vm_stack[vm_esp-1])))    break;case 78:    g = codes.charCodeAt(index++) - 32    vm_push(vmNewObject(vm_stack, vm_esp -= g + 1, g));    console.log('NEW_OBJECT {obj:%s type:%s}', my_tostring((vm_stack[vm_esp-1])), typeof((vm_stack[vm_esp-1])))    break;case 79:    g = codes.charCodeAt(index++) - 32;    vm_push(vm_vars["$" + g]);    console.log('PUSH Vars_2[%s]', my_tostring(g));    break;  .........





0x2 如何写一个编译器？



esprima和escodegen的仓库


esprima

escodegen

 

既然已经知道每个opcode的作用，那么如何针对这些opcode去写一个编译器呢？emmm我这里选择了一个比较low的方式，使用esprima把js代码解析成ast，再使用escodegen解析ast的过程中（修改escodegen.js），根据不同的type来生成自己的opcode的代码，最后再写入文件。

 

比如在IfStatement不同的位置插入接口encrypt_code：


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在encrypt_code根据不同的位置来生成opcode：

给流行视频软件的JS虚拟机写一个编译器

 

这里我举ifelse分支的例子，看看如何把js代码编译成该虚拟机可以执行的opcode的，以及opcode的格式。


if elseif else


测试代码：


var a = 11;if (a < 10) {    a = 10;} else if (a == 10) {    a = 11;} else {    a = 12;}


使用编译器跑一遍，在encrypt_code入口打印下的类型，看一下经过编译器了哪些位置，以及对应的js代码。


Expression            //var a = 11;IfStatement           //if(a < 10)EnmaybeBlockEnBlockStatement      //{     ExpressionStatement   //a = 10LvBlockStatement      //}  LvmaybeBlockIfStatement           //else if (a == 10)EnmaybeBlock   EnBlockStatement      //{     ExpressionStatement   //a = 11LvBlockStatement      //}LvmaybeBlockIfStatement_ELSEBEGIN //elseEnBlockStatement      //{ExpressionStatement   //a = 12LvBlockStatement      //}IfStatement_ELSEEND


这里可以看到每种类型对应的js代码，接下来就是根据不同的类型生成opcode，生成过程用文字描述会比较冗余，这里我直接把生成的opcode结构贴上来，就能很直观的理解了。

 

以下为生成的opcode （虚拟机解析opcode的时候会先减去-32， 这里的已经处理了）：


14,11,83,15,76,15,14,10,66,60,75,6,14,10,83,15,74,20,76,15,14,10,68,2,29,29,75,6,14,11,83,15,74,4,14,12,83,15


直接看又是很蒙是不是，没事，我们拆开和js代码比对来看就很清晰了。


var a = 11;  >>  14,11,83,15


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if(a < 10)  >> 76,15,14,10,66,60,75,6


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{ a = 10 } >>  14,10,83,15,74,20


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else if (a == 10)  >>  76,15,14,10,68,2,29,29,75,6

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{ a = 11 }  >>  14,11,83,15,74,4


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{ a = 12 }  >>  14,12,83,15


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到这里以上代码整个opcode的解析过程就已经结束了，在贴一下虚拟机执行的过程吧，可以清晰的看到分支最后走到了a = 12。


vmEntervmRunopcode = 14PUSH Vlaue{ obj:11 type:number}opcode = 83MOV Vars[15], v {v:11 type:number}opcode = 76PUSH Vars[15] {obj:11 type:number}opcode = 14PUSH Vlaue{ obj:10 type:number}opcode = 66    ==Expression: 11 < 10PUSH expr {obj:false type:boolean}opcode = 75IDX+=6opcode = 76PUSH Vars[15] {obj:11 type:number}opcode = 14PUSH Vlaue{ obj:10 type:number}opcode = 68    ==Expression: 11 == 10PUSH expr_2 {obj:false type:boolean}opcode = 75IDX+=6opcode = 14PUSH Vlaue{ obj:12 type:number}opcode = 83MOV Vars[15], v {v:12 type:number}





0x3 具体例子



上面描述了如何实现一个简单的逻辑运算，分支派发的实现方式，根据上述思路，目前实现逻辑运算， IFELSE，函数调用，循环，数组等等基本js语法，我也找了md5，crc等一些算法测试，改了下都可以正常跑。


MD5


源码执行：

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编译后vm执行：


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CRC


源码执行：

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编译后vm执行：


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0x4 源码



jsvm（https://github.com/StriveMario/jsvm）

 

用法其实也很简单，安装完需要的模块后，把修改后的escodegen.js替换node_modulesescodegen中的，修改encrypt.js中需要编译的js文件路径再执行，编译后会在./build/vm.js。





0x5 最后



最后想说这个东西只是个玩具，发出来是想和大家交流一下，文章中因为篇幅的原因没有描述太多细节，大家想了解更多的细节可以直接去看看源码。


还有就是想吐槽下这种实现方式调试很痛苦，中间很多一部分直接都花在找bug上。



给流行视频软件的JS虚拟机写一个编译器
- End -


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