使用IDA pro逆向ARM M系核心的Bin固件

物联网和智能设备这两年还是比较火的，我们的手中或多或少都有了几个智能设备，比如手环，智能手表，或者门锁什么之类的东西，但是同学们在做逆向的时候，却有很多问题。要不然是根本拿不到固件，要不然是拿到了Bin之后看不懂，这篇文章带大家手把手调教IDA pro，让他逆向无符号的Bin文件。

一.意义

先说一下逆向固件的意义把，一般来说，这种小东西都会和外界有交互，蓝牙，WIFI，网络，4G，zigbee等等，我们逆向出他的协议就可以发现其中的安全问题。比如如果你逆向了一个手环的协议，发现它没有做身份验证或者验证不严谨，就可以批量的影响手环，或者你搞定了一个网络协议，可能发现一个网络的暴露服务，对云平台发起攻击，等等。

我们当然可以从APP上入手去搞，但是这几年，随着APP加固的大面积使用，难度系数正在上升，而硬件上，特别是M系的MCU，为了成本，运算速度和功耗，很少有使用加密一类防御手段的。STM32系列可以使用设置RDP位的方式锁死固件读取，但是这样搞了之后，程序也就没有办法升级了，同时也带来了开发和调试时间上的消耗，面对整分夺秒的市场，使用的还是很少的。（实际上即便是开了防御也是有方法搞的。。。）

二.通过文件结构使IDA正确反汇编

在开始搞之前，我们先了解一下文件的结构。

大家熟悉的windows或者linux下的可执行文件，里面会包含一些函数信息，也会包含加载基址，段，架构等信息，但是嵌入式设备为了减小flash的占用，这一切统统没有。所以拖进IDA中之后是这个样子的。

IDA会问你，他是什么架构的。

我们可以通过查询芯片信息的方式或得到架构的信息（ARM架构当然是ARM啊），选择使用ARM小端序进行反汇编。

确定进入之后，IDA还会问你一些信息。

IDA会问你，RAM的位置，ROM的位置和加载基址。由于我们什么都不知道，直接按OK进入，等我们拿到了一些信息之后回来改。

进去之后是这个样子的，先别慌，我们还要改一个东西。

M系使用的是ARM的Thumb指令集，所以需要先改为Thumb指令集汇编。按ALT+g，把里面T的值改为0x1.

之后就成了这个样子

我们先在0x00000000的位置按d，改变IDA的显示位数，到DCB。在0x00000004的位置也一样。

这个时候就要对整个ARM M核心的启动流程有熟悉了，首先，0x00000000位置的值作为栈的SP指针，之后把0x00000004位置的值写入PC指针，也就是芯片上电之后开始的位置。

这个时候，就看出加载基质的作用了，由于加载基地址不明确，我们跳不到0x10001065中去。

我们可以在每个0x2对齐的位置去按C（因为Thumb指令是0x2对齐的），让IDA Pro强行反汇编。

按了几个之后，就会发现整个调用的架构逐渐清晰起来了。

这时候，会发现一些位置的地址是红色的，表示超出索引

可以看出这两句使用BX的绝对跳转，加载基地址不会小于0x10000000，实际上就是0x10000000.具体加载基址的确定，还是需要研究人员对硬件和架构的熟悉，有很大程度是猜和试的成分。

比如上面的两句话，实际上就是0x00000004地址上的值跳转过来的，0x10001065和0x10001064相差0x1，这是一个历史遗留问题，但是不会产生影响，CPU会自动纠偏。凭借此就可以得出加载基址的位置。

去年KCON，有一个议题就是讲如何自动寻找加载地址，利用的就是固件中一些绝对的加载位置，有兴趣大家可以看一下。

确定了加载地址，我们重新载入之后，就可以看见正常的调用关系了。

之后在还是按照上面的方法，进行操作，由于加载地址是正确的，就可以识别出很多的函数调用关系，我们按C强制让ida pro汇编的地方也会少很多。

里面还会发现一些红色的地址，这就要参考硬件的芯片手册确定意义了

有一些函数是硬件中断处理函数，由硬件触发，与主线没有调用关系，所以还是会发现一些没有反汇编的代码，手动按C汇编一下就行了。

但是其中的函数没有名字，是这个样子的，很难受

怎么办呢？由于硬件的底层函数大部分都是标准函数，由芯片厂商提供，因此可以自己搭建一个和目标相同的开发环境，编译一个函数比较全的固件，之后使用bindiff进行函数查找。

我们先写一个函数比较多的程序，之后编译，得到axf文件，使用ida进行反编译

axf文件是有很多辅助信息的，拖入之后ida pro直接可以识别

反汇编之后，代码结构和函数名可以直接显示出来

这个时候直接关闭，保存反汇编的结果

打开目标bin文件，恢复出函数结构之后，打开bindiff，加载之前保存的axf文件的反汇编结果

加载之后

可以看到函数名的对应关系

我们也可以简单看一下bindiff的匹配原理是什么，每个匹配的函数，bindiff都会给一个匹配理由

这样我们就可以使用IDA PRO继续进一步的分析了，希望这篇文章抛砖引玉，可以让大家的研究出更多好玩的东西。
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今天下载的NSA刚发布的ghidra 9.0,逆向ARM M也是同一个套路，只不过操作的键位不同。效果如下：

还算可以
但是他的diff功能更倾向于查找不同点，我暂时还没找到构建函数名索引，目前还是IDA Pro比较好用