IDA PRO 0A - 交叉引用

本文将讨论IDA中的交叉引用的相关知识。

更多c++逆向知识可以看B站的课程《C++ 反汇编基础教程(IDA Pro Visual Studio)》

交叉引用

IDA 中的交叉引用通常简称为xref 。从名字可以看出，使用快捷键就可以找出某个函数或者数据被引用的地方。

在IDA 中有两类基本的交叉引用：代码交叉引用和数据交叉引用。这两种引用又分别包含几种不同的交叉引用。

文本CODE XREF 表示这是一个代码交叉引用，而非数据交叉引用（DATA XREF ）。后面的地址（这里为_main+2A ）是交叉引用的源头地址。

交叉引用中使用的地址提供了额外的信息，指出交叉引用是在一个名为_main 的函数中提出的，具体而言是 _main 函数中的第 0x2A（42 ）字节。地址后面总是有一个上行或下行箭头，表示引用位置的相对方向。

下行箭头表示 _main+2A 的地址比sub_401000 要高，因此，你需要向下滚动才能到达该地址。同样，上行箭头表示引用地址是一个较低的内存地址，你需要向上滚动才能到达。最后，每个交叉引用注释都包含一个单字符后缀，用以说明交叉引用的类型。

代码交叉引用

代码交叉引用用于表示一条指令将控制权转交给另一条指令。

在 IDA中，指令转交控制权的方式叫做流 （flow ）。IDA 中有3 种基本流：普通流 、跳转流 和调用流 。

在接下来的讨论中，我们使用以下例子讲解：

int?read_it;?//integer?variable?read?in?main
int?write_it;?//integer?variable?written?3?times?in?main
int?ref_it;?//integer?variable?whose?address?is?taken?in?main

void?callflow()?{}?//function?called?twice?from?main

int?main()?{
?int?*p?=?&ref_it;?//results?in?an?"offset"?style?data?reference
?*p?=?read_it;?//results?in?a?"read"?style?data?reference
?write_it?=?*p;?//results?in?a?"write"?style?data?reference

?callflow();?//results?in?a?"call"?style?code?reference

?if?(read_it?==?3)?{?//results?in?"jump"?style?code?reference
??write_it?=?2;?//results?in?a?"write"?style?data?reference
?}
?else?{?//results?in?an?"jump"?style?code?reference
??write_it?=?1;?//results?in?a?"write"?style?data?reference
?}

?callflow();?//results?in?an?"call"?style?code?reference
}

其汇编代码如下：

.text:00401010 _main proc near
.text:00401010
.text:00401010 p = dword ptr -4
.text:00401010
.text:00401010 push ebp
.text:00401011 mov ebp, esp
.text:00401013 push ecx
.text:00401014 ? mov [ebp+p], offset ref_it
.text:0040101B mov eax, [ebp+p]
.text:0040101E ? mov ecx, read_it
.text:00401024 mov [eax], ecx
.text:00401026 mov edx, [ebp+p]
.text:00401029 mov eax, [edx]
.text:0040102B ? mov write_it, eax
.text:00401030 ? call callflow
.text:00401035 ? cmp read_it, 3
.text:0040103C jnz short loc_40104A
.text:0040103E ? mov write_it, 2
.text:00401048 ? jmp short loc_401054
?.text:0040104A ; -------------------------------------------------------------
.text:0040104A
.text:0040104A loc_40104A: ? ; CODE XREF: _main+2C↑j
.text:0040104A ? mov write_it, 1
.text:00401054
.text:00401054 loc_401054: ? ; CODE XREF: _main+38↑j
 .text:00401054 ? call callflow
.text:00401059 xor eax, eax
.text:0040105B mov esp, ebp
.text:0040105D pop ebp
.text:0040105E ? retn
.text:0040105E _main endp

普通流 （ordinary flow ）是一种最简单的流，它表示由一条指令到另一条指令的顺序流。这是所有非分支指令（如 ADD ）的默认执行流。除了指令在反汇编代码清单中的显示顺序外，正常流没有其他特殊的显示标志。如果指令 A 有一个指向指令 B 的普通流，那么，在反汇编代码清单中，指令 B 会紧跟在指令 A 后面显示。在上面的汇编代码中，除?、?两处的指令外，其他每一条指令都有一个普通流指向紧跟在它们后面的指令。

?处的 x86 call 指令，它分配到一个调用流（call flow ），表示控制权被转交给目标函数。多数情况下，call 指令同时也是一个普通流，因为大多数函数会返回到 call 之后的位置。如果IDA 认为某个函数并不返回（在分析阶段确定），那么，在调用该函数时，它就不会为该函数分配普通流。调用流通过在目标函数（流的目的地址）处显示交叉引用来表示。callflow 函数的反汇编代码清单如下所 示：

.text:00401000 callflow proc near ; CODE XREF: _main+20↓p
.text:00401000                    ; _main:loc_401054 ↓ p
.text:00401000 push ebp
.text:00401001 mov ebp, esp
.text:00401003 pop ebp
.text:00401004 retn
.text:00401004 callflow endp

在这个例子中，callflow 所在的位置显示了两个交叉引用，表示这个函数被调用了两次。除非调用地址有相应的名称，否则，交叉引用中的地址会以调用函数中的偏移量表示。这里的交叉引用分别用到了上述两种地址。由函数调用导致的交叉引用使用后缀 p （看做是Procedure）。每个无条件分支指令和条件分支指令将分配到一个跳转流 （jump flow）。条件分支还分配到普通流，以在不进入分支时对流进行控制。无条件分支并没有相关的普通流，因为它总会进入分支。?处的虚线表示相邻的两条指令之间并不存在普通流。跳转流与跳转目标位置显示的跳转式交叉引用有关，如?处所示。与调用式交叉引用一样，跳转交叉引用显示引用位置（跳转的源头）的地址。跳转交叉引用使用后缀 j（看做是Jump）。

数据交叉引用

IDA 中最常用的3 种数据交叉引用分别用于表示某个位置何时被读取、何时被写入以及何时被引用。

下面是与前一个示例程序有关的全局变量，其中包含几个数据交叉引用：

.data:0040B720 read_it dd ? ; DATA XREF: _main+E ↑ r
.data:0040B720              ; _main+25 ↑ r
.data:0040B724 write_it dd ? ; DATA XREF: _main+1B ↑w
.data:0040B724            ? ; _main+2E↑ w ...
.data:0040B728 ref_it db ? ; ; DATA XREF: _main+4 ↑ o
.data:0040B729 db ? ;
.data:0040B72A db ? ;
.data:0040B72B db ? ;

读取交叉引用 （read cross-reference）表示访问的是某个内存位置的内容。读取交叉引用可能仅仅源自于某个指令地址，但也可能引用任何程序位置。

全局变量 read_it 在?处被读取。根据上面代码中显示的相关交叉引用注释，我们可以知道 main 中有哪些位置引用了read_it 。根据后缀r ，可以确定这是一个读取交叉引用。对read_it 的第一次读取是存到ECX寄存器中，所以 IDA 将read_it 格式化成一个双字。全局变量 write_it 在?处被引用。写入交叉引用使用后缀 w 。值得注意的是，write_it 位置显示的交 叉引用以省略号?处结束，表明对write_it 的交叉引用数量超出了当前的交叉引用显示限制。你可以通过Options→General对话框中Cross-references 选项卡中的 Number of displayed xrefs（显示的交叉引用数量）设置修改这个限制。第三类数据交叉引用为偏移量交叉引用 （offset cross-reference ），它表示引用的是某个位置的地址（而非内容）。全局变量ref_it 的地址在?处被引用，因此，在上面的代码中，ref_it 所在的位置显示了偏移量交叉引用（后缀为 o ）的注释。

通常，代码或数据中的指针操作会导致偏移量交叉用。例如，数组访问操作一般通过在数组的起始地址上加上一个偏移量来实现。因此，许多全局数组的第一个地址通常可以由偏移量交叉引用来确定。偏移量交叉引用可能源于指令位置或数据位置。

例如，如果一个指针表（如虚表）从表中的每个位置向的地方生成一个偏移量交叉引用，则这种偏移量交叉引用就属于源于程序数据部分的交叉引用。

分析上一篇中类SubClass 的虚表，就可以发现这一点，它的反汇编代码清单如下所示：

.rdata:00408148 off_408148 dd offset SubClass::vfunc1(void) ; DATA XREF: SubClass::SubClass(void)+12 ↑o
.rdata:0040814C dd offset BaseClass::vfunc2(void)
.rdata:00408150 dd offset SubClass::vfunc3(void)
.rdata:00408154 dd offset BaseClass::vfunc4(void)
.rdata:00408158 dd offset SubClass::vfunc5(void)

可以看到，类构造函数SubClass:: SubClass(void) 使用了虚表的地址。函数SubClass:: vfunc3(void) 的标题行如下所示，显示了连接该函数与虚表的偏移量交叉引用。

.text:00401080 public: virtual void __thiscall SubClass::vfunc3(void) proc near
.text:00401080                                            ; DATA XREF: .rdata:00408150↓o

这个例子证实了 C++ 虚函数的一个特点，结合偏移量交叉引用来考查，这个特点显得尤为明显，即 C++ 虚函数绝不会被直接引用，也绝不应成为调用交叉引用的目标。所有C++ 虚函数应由至少一个虚表条目引用，并且始终是至少一个偏移量交叉引用的目标。最后，回溯偏移量交叉引用是一种有用的技术，可迅速在程序的数据部分定位 C++ 虚表。