OLLVM混淆环境搭建与去平坦化

环境

vmware虚拟机，ubuntu20.04

ollvm定义

​ LLVM（Low Level Virtual Machine）是一个开源的编译器基础架构，它包含了一组模块化、可重用的编译器和工具，支持多种编程语言和目标架构，包括x86、ARM和MIPS等。LLVM的核心思想是将编译器分为前端和后端两个部分，前端负责将源代码转换为中间表示（IR），后端负责将中间表示转换为目标机器的汇编代码。这种设计使得LLVM可以支持多种编程语言，因为只需要为每种语言编写一个前端，就可以利用后端的通用性支持多种目标架构。

​ OLLVM（Obfuscator-LLVM）是瑞士西北应用科技大学安全实验室于2010年6月份发起的一个项目，这个项目的目标是提供一个LLVM编译套件的开源分支，能够通过代码混淆和防篡改，所使用的编译器是clang。

搭建ollvm环境

ollvm github仓库

https://github.com/obfuscator-llvm/obfuscator
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git下载ollvm源码

git clone -b llvm-4.0 --depth=1 https://github.com/obfuscator-llvm/obfuscator.git 
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配置编译工具

cmake , gcc , g++
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cmake

去官网下载cmake或者直接sudo安装

sudo apt install cmake
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安装 gcc-8 g+±8 降低版本

查看gcc和g++版本，若为9则要降低版本

安装gcc-8和g+±8

sudo apt-get install gcc-8 g++-8 -y
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配置软件的优先级，可以根据需要去选择默认的版本

sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-8 8
sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-8 8
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-9 9
sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-9 9
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gcc切换版本 默认gcc 8

sudo update-alternatives --config gcc
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输入选择版本的数字

g++切换版本 默认g++ 8

sudo update-alternatives --config g++
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修改ollvm源码

进入 ollvm目录/include/llvm/ExecutionEngine/Orc/OrcRemoteTargetClient.h

定位到第690行 把char 改成 uint_8t

在config.guess文件中存在一些DOS行结尾(DOS line endings)，需要将其转换为Unix行结尾。

sudo apt-get install dos2unix
dos2unix obfuscator/cmake/config.guess
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编译 ollvm

mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DLLVM_INCLUDE_TESTS=OFF ../obfuscator/
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make -j4
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这个过程会很久

[ 97%] Built target llvm-objdump
[ 97%] Linking CXX executable ../../bin/llvm-mc
[ 97%] Built target llvm-mc
[ 97%] Linking CXX executable ../../bin/llvm-dwp
[ 97%] Linking CXX executable ../../bin/llvm-lto2
[ 97%] Built target llvm-dwp
[ 97%] Built target llvm-lto2
make: *** [Makefile:152: all] Error 2
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可能是环境配置出了问题，编译到97%时就停止了，几个主要的clang文件都没编译成功

试了好几次都卡在这个

查阅资料，猜测是swap区空间不够，增加swap区空间为4g，扩大虚拟机容量为60g

如果卡住了，不要慌，不要删，继续make -j

混淆

两种方法，一种是配置ndk环境混淆，另一种是直接将clang作为程序进行混淆。推荐第二种，第一种无法控制混淆的方法。

注意，混淆时一定要采用gcc8和g++8，9以上的环境会混淆失败。

配置ndk环境

执行命令，打开配置文件

gedit ~/.bashrc
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把下面这两行粘贴到文件末尾， 注意，替换路径成自己下载的ndk路径

export NDK_HOME=/home/bag/android/android-ndk-r16b/
export PATH=$NDK_HOME:$PATH
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最后执行命令，使配置文件生效

source ~/.bashrc
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复制编译好的4个 clang 文件到ndk目录

clang，clang++，clang-4.0，clang-format

粘贴到ndk目录

ndk目录/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin
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复制build目录的 3个头文件到ndk目录

fatal error 'Stddef.h' file not found
fatal error 'Stdarg.h' file not found
fatal error '__stddef_max_align_t.h' file not found
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ndk目录

home/bag/android/android-ndk-r16b/sources/cxx-stl/system/include
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新建jni文件夹（名字改了的话在对应的配置文件得该指定路径方式）

在文件夹中新建Android.mk，Application.mk，try.cpp

Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := bag
LOCAL_SRC_FILES := try.cpp

include $(BUILD_EXECUTABLE)
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Application.mk

APP_ABI := armeabi-v7a arm64-v8a
APP_PIE := true
APP_CPPFLAGS := -frtti -std=c++11 -mllvm -fla -mllvm -bcf -mllvm -sub
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try.cpp

#include<cstdio>
int main()
{
  int d;
  scanf("%d",&d);
  if(d==1)printf("d = 1");
  else if(d==2)printf("d = 2");
  else printf("not 1 or 2");
  return 0;
}
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在jni的上级路径，输入ndk-build

成功了！

混淆后的文件在libs内

在ida中查看混淆效果

clang混淆

这里对源文件进行平坦化混淆处理。

来到build/bin目录下，将待混淆的源文件放在该目录下。

命令格式为

./clang -mllvm -fla 源文件 -o 目标文件
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./clang -mllvm -fla try.cpp -o try
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成功生成混淆后的文件，用ida查看效果

去平坦化

虚拟环境

安装虚拟环境

pip install virtualenv
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配置环境变量

export WORKON_HOME=$HOME/.virtualenvs
export PROJECT_HOME=$HOME/workspace
source /usr/local/bin/virtualenvwrapper.sh
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打开虚拟环境

source ~/.local/bin/virtualenvwrapper.sh
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创建新的虚拟环境

mkvirtualenv demo
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展示当前虚拟环境

workon
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进入虚拟环境

workon demo
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使用脚本

由于脚本需要angr，在当前虚拟环境中安装

pip install angr
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脚本github地址：deflat: use angr to deobfuscation

将脚本中的am_graph.py和util.py文件复制到下级

在ida中找到平坦化的入口地址，一般而言入口前都会存在大量var_（局部变量），下图入口地址为0x401140

去平坦化命令格式为

python3 deflat.py -f filename --addr address（入口地址，一般为main入口）
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python3 deflat.py -f try --addr 0x401140
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去平坦化成功后，会在当前目录下生成源文件_recovered

在ida中查看去平坦化后效果

总结

1. 定位入口地址

2. 在./deflat-master/flat_control_flow/路径下启动虚拟环境

   source ~/.local/bin/virtualenvwrapper.sh
   workon
   workon demo
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3. 使用去平坦化命令

   python3 deflat.py -f filename --addr address（入口地址，一般为main入口）
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参考文章

1. OLLVM环境搭建-Ubuntu20.04_ubuntu配置llvm-CSDN博客
2. 跟着铁头干混淆2 ubuntu20.04编译ollvm - 简书 (jianshu.com)
3. OLLVM 与去平坦化 &RoarCTF2019 polyre 详细WP