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

article 2024/11/14 18:34:10

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 unicorn 和 capstone 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

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。
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。
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。
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。

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。

打印寄存器值
```
printArm32Regs(mu)
```
- 在执行指令之前，打印寄存器的初始值。
执行指令
```
mu.emu_start(ADDRESS + 1, ADDRESS + 4)
```
- 从 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。
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。