VMP加壳(二)：VMP的虚拟化原理

　　介绍VMP虚拟化原理之前，先简单介绍一下计算机运行的原理。总所周知，现代计算机的核心部件是CPU、内存、磁盘、键盘、显示器等；最最最核心的就属CPU、内存和磁盘了。用户按开机键，CPU会把OS从磁盘加载到内存运行。由于CPU只能识别并执行二进制文件，所以代码、数据等都是以二进制存放在磁盘和内存的。

1、为了在软件层面“虚拟化”出底层的硬件，让OS顺利在虚拟机运行，虚拟机也要提供CPU、内存和磁盘的“虚拟”环境，让二进制代码得以顺利执行。目前主流的虚拟化技术是intel/amd推出的VT技术，让VMware、virtualBox这种虚拟机可以“直接”让硬件CPU执行二进制代码，极大提升了虚拟机的效率和速度，减少了模拟的性能损耗。但这种虚拟机的功能相对较重，并且直接让硬件CPU执行虚拟机的二进制代码，达不到保护、混淆代码的目的，所以这种硬件虚拟化是不适合做代码保护的，只能考虑通过纯软件模拟虚拟机执行代码指令。

　　为了在软件层面模拟CPU执行二进制的代码指令，需要有以下关键点：

虚拟机的寄存器，用来存放各种临时数据
虚拟机的堆栈，用来做各种数据交换
虚拟机的指令。x86架构下，CPU一旦读取到0x55指令，就知道执行push ebp；一旦读取到0x8BEC，就知道执行mov ebp,esp；同理，虚拟机也需要有自己的指令集，虚拟CPU才知道自己要干啥。一般虚拟机的指令要么是操作寄存器，要么是操作堆栈，要么做各种算数运算，虚拟机指令的handler都要模拟这些功能。那么问题来了，虚拟机的指令集能不能和物理CPU一样了？显然是不行的！两个原因：（1）如果一样，还要纯软件虚拟机干啥？（2）如果一样，达不到混淆指令的目的
虚拟机的EIP，用来指明虚拟CPU当前执行的代码

为了满足以上关键点，VMP采取的方案：

虚拟机的寄存器：在内存开辟一段连续的区域当成虚拟机的寄存器，业界称之为VM_CONTEXT，某些版本的VMP用EDI指向这个区域
虚拟机的堆栈: 这个和物理机是一样的，直接在内存开辟就好。VMP还是用EBP指向栈顶
虚拟机的指令：不同版本VMP的指令是不一样的，这样可以在一定程度上防止VMP本身被破解，业界俗称VM_DATA
虚拟机的EIP：业界俗称vEIP，某些版本的VMP用ESI替代，指向VM_DATA，用以读取虚拟CPU需要执行的指令；

2、VMP虚拟机的执行流程

　　（1）想想启动VT时，是不是要先开辟一段内存空间，把当前guestOS部分寄存器的值保存好？VMP也一样，先保存物理寄存器的值，后续退出VM后才能还原

（2）让vEIP从VM_DATA读取虚拟机的指令

（3）由于虚拟机的指令和物理CPU完全不同，那么在指令读取后，该怎么去执行了？举个栗子：比如0x1表示入栈，0x2表示出栈，0x3表示寄存器之间互相传数据（当然实际的指令可能不会这么简单，VMP每个版本的指令集都不同），这些指令该怎么执行了？在VMP中，有个概念叫handler，专门根据不同的指令执行不同的操作（当然这些操作VMP事先都定义好了）。这个和VT中VMX的handler作用类似：根据不同的异常有不同的处理方法（我个人猜测VMP的作者肯定借鉴了VT的原理和思路）；

　　为了达到这种不同指令执行不同handler分支的效果，编码实现层面通常用switch+case实现，用于将不同的指令跳转到不同的分支执行，业界俗称dispatcher。具体到汇编代码，switch+case一般的汇编形式为：mov ecx,dword ptr ds:[eax*4+base] （注意寄存器可能会变成其他的，但这 xxx*4+基址的形式不会变）, 这是比较明显的特征，用以用来定位VMP的dispatcher。

　　（4）执行完一个handler，vEIP接着指向下VM_DATA的下一个指令，然后重复（2）-（4）这几个步骤；

整个过程展示如下：

（5）综上所述，要想全面了解、分析和掌控VMP，必须要找准这么几个点：

　VM_DATA：虚拟机的指令都集中在这了
VM_CONTEXT：虚拟寄存器都保存在这里
diapatcher：所有指令都从这里路由到对应的handler执行（可以简单理解为管理层派发活的，不过3.x版本的VMP貌似去掉了统一的dispatcher，由上个handler直接跳转到下个handler，有点P2P、区块链去中心化的感觉）
handler：具体模拟执行虚拟指令的分支（可以简单理解为具体干活的工具人）。handler之间跳转通过jmp esi 或 push esi ,ret等指令实现（不同版本使用的寄存器可能不同，但跳转实现的方式就这些）；
vEIP：当前执行的指令，需要明确是由那个物理寄存器保存的
vStack：存放了临时数据用于各种交换，目前版本还是由

　　3、上面讲了大段各种理论，下面说说具体怎么找这些关键点（注意: 下面OD分析的截图不是一次调试截取的，事实上我测试时反复调试了十几次，每次用OD打开样本的地址都不同，但不影响代码执行的顺序和关键点的分析）。

（1）demo代码如下：这里模拟一个密码、lisence之类的场景：正确的密码是123，输入后输出ok；输入错误的密码就输出fail；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char buf[1204];

void main()
{
    while (1)
    {
        scanf("%s", buf);
        if (!strcmp(buf, "123"))
            printf("ok\n");
        else
            printf("fail\n");
    }

}