最新Bin2Code框架CodeCMR解读

去年看过一篇用图神经网络进行二进制代码相似性分析的论文,主要的目标是把同一份源代码通过不同的编译器,不同的平台,不同的优化选项得到的不同的二进制代码找出来,有兴趣的同学可以看下论文和官方介绍。

论文链接: https://keenlab.tencent.com/en/whitepapers/Ordermatters.pdf

官方介绍:https://keenlab.tencent.com/zh/2019/12/10/Tencent-Keen-Security-Lab-Order-Matters/

最近他们又发了一篇论文,这次在上面任务的基础上升级了,主要是解决给出二进制代码,得到源代码的问题,这给了我这个逆向分析菜鸟一些希望。

论文提出了一个Bin2Code的端到端匹配框架CodeCMR,我们先来看看数据集。

训练的数据集主要由gcc-x64-O0和clang-arm-O3作为两种组合方式,生成了两个30000/10000/10000的训练/验证/测试集。

数据集下载:

https://github.com/binaryai/CodeCMR

我随便取了一个数据:

一个数据集有33列,包括了不同编译器(gcc,clang),不同平台(x86 / x64 / arm / arm64)和不同编译选项的(O1 / O2 / O3)的32种组合。

Index([‘c_label’, ‘gcc-x86-O0’, ‘gcc-x86-O1’, ‘gcc-x86-O2’, ‘gcc-x86-O3’,
‘gcc-x64-O0’, ‘gcc-x64-O1’, ‘gcc-x64-O2’, ‘gcc-x64-O3’, ‘gcc-arm-O0’,
‘gcc-arm-O1’, ‘gcc-arm-O2’, ‘gcc-arm-O3’, ‘gcc-arm64-O0’,
‘gcc-arm64-O1’, ‘gcc-arm64-O2’, ‘gcc-arm64-O3’, ‘clang-x86-O0’,
‘clang-x86-O1’, ‘clang-x86-O2’, ‘clang-x86-O3’, ‘clang-x64-O0’,
‘clang-x64-O1’, ‘clang-x64-O2’, ‘clang-x64-O3’, ‘clang-arm-O0’,
‘clang-arm-O1’, ‘clang-arm-O2’, ‘clang-arm-O3’, ‘clang-arm64-O0’,
‘clang-arm64-O1’, ‘clang-arm64-O2’, ‘clang-arm64-O3’],
dtype=’object’)

我取的源代码是:

static int dump_headers(FILE *inp)
 {
         struct bsid sid;
  while(!ensure_read(&sid, inp))
         {
   size_t s=0;
   dump_sid(&sid);
 s=(sid.Size)+(sid.dwStreamNameSize);
   if(skip_data(inp, s)) return -1;
  }
  return 0;
 }
对于的gcc-x64-O0.nx

seg000:0000000000000000 ; File Name   : \wsl\kali-linux\home\aipwn\Desktop\CodeCMR\CodeCMR\all-arch-nx\81313_1\gcc-x64-O0.nx
 seg000:0000000000000000 ; Format      : Binary file
 seg000:0000000000000000 ; Base Address: 0000h Range: 0000h - 0ADAh Loaded length: 00000ADAh
 seg000:0000000000000000
 seg000:0000000000000000                 .686p
 seg000:0000000000000000                 .mmx
 seg000:0000000000000000                 .model flat
 seg000:0000000000000000
 seg000:0000000000000000 ; ===========================================================================
 seg000:0000000000000000
 seg000:0000000000000000 ; Segment type: Pure code
 seg000:0000000000000000 seg000          segment byte public 'CODE' use64
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 seg000:0000000000000000                 assume es:nothing, ss:nothing, ds:nothing, fs:nothing, gs:nothing
 seg000:0000000000000000                 db  80h ; €
 seg000:0000000000000001 ; ---------------------------------------------------------------------------
 seg000:0000000000000001                 add     al, 95h ; '
 seg000:0000000000000003                 iret
 seg000:0000000000000003 ; ---------------------------------------------------------------------------
 seg000:0000000000000004                 db  0Ah
 seg000:0000000000000005                 align 8
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clang-arm-O3.nx
seg000:0000000000000000 ; File Name   : \wsl\kali-linux\home\aipwn\Desktop\CodeCMR\CodeCMR\all-arch-nx\81313_1\clang-arm-O3.nx
 seg000:0000000000000000 ; Format      : Binary file
 seg000:0000000000000000 ; Base Address: 0000h Range: 0000h - 0809h Loaded length: 00000809h
 seg000:0000000000000000
 seg000:0000000000000000                 .686p
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 seg000:0000000000000000 ; ===========================================================================
 seg000:0000000000000000
 seg000:0000000000000000 ; Segment type: Pure code
 seg000:0000000000000000 seg000          segment byte public 'CODE' use64
 seg000:0000000000000000                 assume cs:seg000
 seg000:0000000000000000                 assume es:nothing, ss:nothing, ds:nothing, fs:nothing, gs:nothing
 seg000:0000000000000000                 db  80h ; €
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 seg000:0000000000000003                 dd offset byte_7FE
 seg000:0000000000000007                 align 8
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literal features

{‘c_str’: [], ‘c_expr’: [2, 65, 61, 57, 64, 52, 65, 2, 65, 35, 65, 65, 61, 48, 57, 64, 65, 35, 65, 65, 49, 48, 57, 64, 48, 52, 65, 65, 61], ‘m_int’: [0, 0, 4294967295, 0, 0], ‘c_state’: [71, 75, 71, 72, 72, 72, 73, 71, 80, 80], ‘c_int’: [0, 4294967295, 0]}


CFG features

[(1, [[10, 56, 79, 73, 83, 74, 73, 74], [55, 80, 73, 73]]), (2, [[4, 75, 73, 78], [56, 79, 73, 83], [12, 78, 8, 78, 73, 73, 78], [44, 10, 56, 79, 73, 74, 12, 78, 8, 78, 73, 73, 73, 73, 73, 75, 80]]), (3, [[4, 75, 73, 74], [55, 80, 73, 73]]), (4, [[10, 56, 79, 73, 83, 74, 73, 74]]), (5, [[44, 74, 75, 80]]), (6, [[4, 75, 73, 74]])]

literal features
{‘c_str’: [], ‘c_expr’: [2, 65, 65, 61, 57, 64, 52, 65, 65, 57, 64, 52, 65, 57, 64, 65, 35, 65, 65, 61, 57, 64, 52, 65, 65, 61, 61], ‘m_int’: [0, 0, 0, 0, 4294967295], ‘c_state’: [71, 72, 73, 71, 80, 75, 71, 72, 73, 71, 78, 73, 71, 80, 80], ‘c_int’: [0, 0, 1, -1]}

CFG features

[(1, [[4, 74, 73, 74], [43, 56, 79, 73, 83, 74, 75, 80]]), (2, [[56, 79, 73, 83], [43, 56, 79, 73, 74, 12, 78, 78, 73, 75, 80]]), (3, [[44, 56, 79, 73, 83, 74, 75, 80]]), (4, [[4, 75, 73, 74], [55, 80, 73, 73]]), (5, [[4, 75, 73, 74]])]

下面我们来看论文的内容

二进制代码和对于的源代码

首先要面对的问题是自动提取特征。除了字符串,立即数,代码里面的隐藏的语义特征很关键。

从模型上看,是把字符级别的源代码,字符串和立即数,二进制代码提取的控制流图,字符串和立即数,这三个不同的输入(语义特征、字符串特征、立即数特征)分别用模型计算得到向量,再用拼接得到代码向量。

再来看看分别处理输入的语义模型

处理源代码的模型是DPCNN,处理二进制代码的是GNN。

实验效果

论文链接:https://keenlab.tencent.com/zh/whitepapers/neurips-2020-cameraready.pdf

官方介绍:https://keenlab.tencent.com/zh/2020/11/03/neurips-2020-cameraready/

官方还出了一个IDA的插件,可以在逆向时使用,相信不久这篇论文的成果也会集成在这个工具里面,可以试用一下。

工具文档:https://binaryai.readthedocs.io/en/stable/

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