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使用 unicorn 和 capstone 库来模拟 ARM Thumb 指令的执行(一)

import binascii
import unicorn
import capstone

def printArm32Regs(mu):
    for i in range(66,78):
        print("R%d,value:%x"%(i-66,mu.reg_read(i)))


def testhumb():
    CODE = b'\x1C\x00\x0A\x46\x1E\x00'
    """
    MOV R3, R0 的机器码:0x1C 0x00(MOV R3, R0)
    MOV R0, R2 的机器码:0x0A 0x46(MOV R0, R2)
    MOV R2, R3 的机器码:0x1E 0x00(MOV R2, R3)
    """

    cp = capstone.Cs(capstone.CS_ARCH_ARM,capstone.CS_MODE_THUMB)
    for i in cp.disasm(CODE,0,len(CODE)):
        print("[addr:%x]:%s %s\n" %(i.address,i.mnemonic,i.op_str))

    mu = unicorn.Uc(unicorn.UC_ARCH_ARM ,unicorn.UC_MODE_THUMB)
    ADDRESS = 0x1000
    SIZE = 1024
    mu.mem_map(ADDRESS,SIZE)
    mu.mem_write(ADDRESS,CODE)
    bytes = mu.mem_read(ADDRESS,10)
    print("ADDRESS:%x,content:%s"%(ADDRESS,binascii.b2a_hex(bytes)))
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R0,0x100)
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R1,0x200)
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R2,0x300)
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R3,0x400)

    printArm32Regs(mu)
    mu.emu_start(ADDRESS+1,ADDRESS+4)
    print("------------")
    printArm32Regs(mu)


    return



if __name__ == '__main__':
    testhumb()

运行结果图:
在这里插入图片描述

代码概述

这段代码使用了 unicorncapstone 库来模拟 ARM Thumb 指令的执行。它的主要功能是加载一段机器码,执行这些指令,并打印出执行前后寄存器的值。

代码结构

  1. 导入库

    import binascii
    import unicorn
    import capstone
    
    • binascii: 用于处理二进制和 ASCII 之间的转换。
    • unicorn: 一个轻量级的多架构 CPU 模拟器。
    • capstone: 一个轻量级的反汇编框架,用于将机器码转换为可读的汇编指令。
  2. 打印寄存器值的函数

    def printArm32Regs(mu):
        for i in range(66, 78):
            print("R%d,value:%x" % (i - 66, mu.reg_read(i)))
    
    • 该函数接受一个 unicorn 模拟器实例 mu 作为参数。
    • 它循环读取 R0 到 R12(在 ARM 中,寄存器编号从 0 开始,R0 对应 66,R1 对应 67,以此类推),并打印出每个寄存器的值。
  3. 主测试函数

    def testhumb():
        CODE = b'\x1C\x00\x0A\x46\x1E\x00'
    
    • 这里定义了要执行的机器码 CODE,它包含了三条指令的机器码。
    cp = capstone.Cs(capstone.CS_ARCH_ARM, capstone.CS_MODE_THUMB)
    for i in cp.disasm(CODE, 0, len(CODE)):
        print("[addr:%x]:%s %s\n" % (i.address, i.mnemonic, i.op_str))
    
    • 使用 capstone 创建一个反汇编器实例 cp,指定架构为 ARM 和模式为 Thumb。
    • 反汇编 CODE,并打印出每条指令的地址、助记符和操作数。
  4. 设置 Unicorn 模拟器

    mu = unicorn.Uc(unicorn.UC_ARCH_ARM, unicorn.UC_MODE_THUMB)
    ADDRESS = 0x1000
    SIZE = 1024
    mu.mem_map(ADDRESS, SIZE)
    mu.mem_write(ADDRESS, CODE)
    
    • 创建一个 Unicorn 模拟器实例 mu,指定架构为 ARM 和模式为 Thumb。
    • 映射内存区域,从 ADDRESS 开始,大小为 SIZE
    • 将机器码写入模拟器的内存中。
  5. 初始化寄存器

    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R0, 0x100)
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R1, 0x200)
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R2, 0x300)
    mu.reg_write(unicorn.arm_const.UC_ARM_REG_R3, 0x400)
    
    • 初始化 R0、R1、R2 和 R3 寄存器的值。
  6. 打印寄存器值

    printArm32Regs(mu)
    
    • 在执行指令之前,打印寄存器的初始值。
  7. 执行指令

    mu.emu_start(ADDRESS + 1, ADDRESS + 4)
    
    • ADDRESS + 1 开始执行到 ADDRESS + 4。注意,这里从 ADDRESS + 1 开始执行是因为机器码的第一条指令是 MOV R3, R0,它的机器码是 0x1C 0x00,在 Thumb 模式下,指令的地址是以 2 字节为单位的。
  8. 再次打印寄存器值

    print("------------")
    printArm32Regs(mu)
    
    • 执行完指令后,再次打印寄存器的值,以查看它们是否发生了变化。

代码功能总结

  • 反汇编: 代码首先将机器码反汇编为可读的汇编指令,并打印出每条指令的信息。
  • 模拟执行: 使用 Unicorn 模拟器执行这些指令,并在执行前后打印寄存器的值,以便观察指令对寄存器的影响。
  • 寄存器操作: 通过指令的执行,寄存器的值会根据指令的逻辑进行更新。

注意事项

  • 机器码的正确性: 确保机器码对应的指令是正确的,并且在执行时不会导致未定义的行为。
  • 寄存器的初始化: 在执行指令之前,确保寄存器的值已正确初始化,以便观察指令执行后的变化。

http://www.kler.cn/a/393323.html

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