ARM 기반 장치의 애플리케이션을 어셈블리 수준으로 분석하는 리버스 엔지니어와 보안 엔지니어를 위한 필독서이다. ARM 장치의 취약점을 찾아 그 피해를 줄이고자 하는 ARM 보안 전문가를 위해, ARMv8-A 인스트럭션 세트와 보안 및 방어를 목적으로 하는 리버스 엔지니어링 과정을 소개한다. 다음으로 ELF파일 형식과 OS 내부를 소개하고 ARM 아키텍처의 기본과 A32 및 A64 인스트럭션을 철저히 알아본다. 또한 관련 리버스 엔지니어링 과정을 깊이 있게 분석한다. 마지막으로 ARM 기반 M1 SoC로 컴파일된 macOS 멀웨어 바이너리를 간단히 들여다본다. 이 책을 통해 ARM 아키텍처용으로 컴파일된 리버스 엔지니어링 소프트웨어를 통해 ARM 인스트럭션 및 제어 흐름 패턴을 폭넓게 이해할 수 있을 것이다.

[목 차]

1부. Arm 어셈블리 내부 구조

1장. 리버스 엔지니어링 소개

__어셈블리 소개

____비트와 바이트

____캐릭터 인코딩

____기계 코드와 어셈블리어

____어셈블리어 프로그래밍

______크로스 어셈블러

__고수준 언어

__역어셈블

__역컴파일

2장. ELF 파일 포맷 내부

__프로그램 구조

__고수준 vs. 저수준 언어

__컴파일 절차

____다른 아키텍처를 위한 크로스 컴파일

____어셈블 및 링크

__ELF 파일 개요

__ELF 파일 헤더

____ELF 파일 헤더 정보 필드

____대상 플랫폼 필드

____진입점 필드

____테이블 위치 필드

__ELF 프로그램 헤더

____PHDR 프로그램 헤더

____INTERP 프로그램 헤더

____LOAD 프로그램 헤더

____DYNAMIC 프로그램 헤더

____NOTE 프로그램 헤더

____TLS 프로그램 헤더

____GNU_EH_FRAME 프로그램 헤더

____GNU_STACK 프로그램 헤더

____GNU_RELRO 프로그램 헤더

__ELF 섹션 헤더

____ELF 메타 섹션

______문자열 테이블 섹션

______심볼 테이블 섹션

____주 ELF 섹션

______.text 섹션

______.data 섹션

______.bss 섹션

______.rodata 섹션

______.tdata 및

__심볼

______전역 심볼 vs. 지역 심볼

______약한 심볼

______심볼 버전

______심볼 매핑

__동적 섹션과 동적 로딩

____의존성 로딩

____프로그램 재배치

______정적 재배치

______동적 재배치

______전역 오프셋 테이블(GOT)

______프로시저 링크 테이블(PLT)

____ELF 프로그램 초기화 및 종료 섹션

______초기화 및 종료 순서

__스레드 로컬 스토리지

____지역-실행 TLS 접근 모델

____초기-실행 TLS 접근 모델

____일반-동적 TLS 접근 모델

____지역-동적 TLS 접근 모델

3장. 운영체제 기초

__운영체제 아키텍처 개요

____사용자 모드 vs. 커널 모드

____프로세스

____시스템 콜

______객체 및 핸들

____스레드

__프로세스 메모리 관리

____메모리 페이지

____메모리 보호

____익명 및 메모리 매핑된 메모리

______메모리 매핑된 파일 및 모듈

____주소 공간 레이아웃 무작위화

____스택 구현

____공유 메모리

4장. Arm 아키텍처

__아키텍처 및 프로파일

__Armv8-A 아키텍처

____예외 수준

______Armv8-A 신뢰 영역 확장

______예외 수준 변경

____Armv8-A 실행 상태

__AArch64 실행 상태

____A64 인스트럭션 세트

____AArch64 레지스터

______프로그램 카운터

______스택 포인터

______제로 레지스터

______링크 레지스터

______프레임 포인터

______플랫폼 레지스터(x18)

______내부 프로시저 호출 레지스터

______SIMD 및 부동소수점 레지스터

______시스템 레지스터

____PSTATE

__AArch32 실행 상태

____A32 및 T32 인스트럭션 세트

______A32 인스트럭션 세트

______T32 인스트럭션 세트

______인스트럭션 세트 전환

____AArch32 레지스터

______프로그램 카운터

______스택 포인터

______프레임 포인터

______링크 레지스터

______프로시저 내부 호출 레지스터(IP, r12)

____현재 프로그램 상태 레지스터

______애플리케이션 프로그램 상태 레지스터

____실행 상태 레지스터

______인스트럭션 세트 상태 레지스터

______IT 블록 상태 레지스터(ITSTATE)

______엔디언 상태

______모드 및 예외 마스크 비트

5장. 데이터 처리 인스트럭션

__시프트 및 로테이트 오퍼레이션

____논리 좌측 시프트

____논리 우측 시프트

____산술 우측 시프트

____우측 로테이트

____확장 우측 로테이트

____인스트럭션 형태

______직접 상수 형태로 시프트

______레지스터 형태로 시프트

____비트필드 조작 오퍼레이션

______비트필드 이동

______부호 및 제로 확장 오퍼레이션

______비트필드 추출 및 삽입

__논리 오퍼레이션

____비트 AND

______TST 인스트럭션

______비트 클리어

____비트 OR

______비트 OR NOT

____비트 배타적 OR

______TEQ 인스트럭션

______배타적 OR NOT

__산술 오퍼레이션

____덧셈 및 뺄셈

______역뺄셈

____비교

______CMP 인스트럭션 오퍼레이션 동작

__곱셈 오퍼레이션

____A64에서 곱셈

____A32/T32에서 곱셈

______최하위 워드 곱셈

______최상위 워드 곱셈

______하프워드 곱셈

______벡터(듀얼) 곱셈

______롱(64비트) 곱셈

__나눗셈 오퍼레이션

__이동 오퍼레이션

____직접 상수 이동

______A32/T32에서 직접 상수 이동 및 MOVT

______A64에서 MOVZ, MOVK를 통한 직접 상수 이동

____레지스터 이동

____NOT을 갖는 이동

6장. 메모리 접근 인스트럭션

__인스트럭션 개요

__주소 지정 모드 및 오프셋 유형

____오프셋 주소 지정

______직접 상수 오프셋

______레지스터 오프셋

____사전 인덱스 모드

______사전 인덱스 모드 예제

____사후 인덱스 주소 지정

______사후 인덱스 주소 지정 예

____문자열 상수(PC 기준) 주소 지정

______상수 로드하기

______주소를 레지스터에 로드하기

__로드 및 저장 인스트럭션

____워드 또는 더블워드 로드 및 저장

____하프워드/바이트 로드 및 저장

______로드 및 저장을 사용한 예제

____다중 로드 및 저장(A32)

______STM 및 LDM 예제

______STM과 LDM을 사용한 좀 더 복잡한 예제

____쌍 로드 및 저장(A64)

7장. 조건부 실행

__조건부 실행 개요

__조건 코드

____NZCV 조건 플래그

______부호 있는 정수 오버플로 vs. 부호 없는 정수 오버플로

____조건 코드

__조건부 인스트럭션

____Thumb의 If-Then(IT) 인스트럭션

__플래그 설정 인스트럭션

____인스트럭션 ‘S’ 접미사

______덧셈 및 뺄셈 인스트럭션의 S 접미사

______논리적 시프트 인스트럭션의 S 접미사

______곱셈 인스트럭션의 S 접미사

______기타 인스트럭션의 S 접미사

____테스트 및 비교 인스트럭션

______비교(CMP)

______음수 비교(CMN)

______테스트 비트(TST)

______동등성 테스트(TEQ)

__조건부 선택 인스트럭션

__조건부 비교 인스트럭션

____CCMP를 사용한 AND 논리 연산자 조건부 인스트럭션

____CCMP를 사용한 OR 논리 연산자 조건부 인스트럭션

8장. 제어 흐름

__분기 인스트럭션

____조건 분기 및 반복문

____분기 테스트 및 비교

____테이블 분기(T32)

____분기 및 상태 변경

____서브루틴 분기

__함수와 서브루틴

____프로시저 호출 표준

____휘발성 vs. 비휘발성 레지스터

____인수와 반환값

____큰 값 전달

____리프 및 비리프 함수

______리프 함수

______비리프 함수

______프롤로그와 에필로그

2부. 리버스 엔지니어링

9장. Arm 환경

__Arm 보드

__QEMU를 사용한 에뮬레이션

____QEMU 사용자 모드 에뮬레이션

____QEMU 전체 시스템 에뮬레이션

____펌웨어 에뮬레이션

10장. 정적 분석

__정적 분석 도구

____명령줄 도구

____역어셈블러와 역컴파일러

____바이너리 닌자 클라우드

__참조에 의한 호출 예제

__제어 흐름 분석

____Main 함수

____서브루틴

____캐릭터로 변환

____if 문

____몫 나눗셈

____for 반복문

__알고리듬 분석

11장. 동적 분석

__명령줄 디버깅

____GDB 명령

____GDB 다중 아키텍처

____GDB 확장: GEF

______설치

______인터페이스

______유용한 GEF 명령

______메모리 검사

______메모리 영역 감시

______취약점 분석기

______checksec

____라데어2

______디버깅

__원격 디버깅

____라데어2

____아이다 프로

__메모리 손상 디버깅

__GDB로 프로세스 디버깅

12장. arm64 맥 OS 멀웨어 역추적

__배경지식

____맥 OS arm64 바이너리

____맥 OS Hello World(arm64)

__악성 arm64 바이너리 사냥

__arm64 멀웨어 분석

____분석 방지 기술

____디버깅 방지 논리 구조(ptrace 사용)

____디버깅 방지 논리 구조(sysctl 사용)

____VM 방지 논리 구조(SIP 상태와 VM 아티팩트 감지를 통해)

__결론

◈ 지은이의 말 ◈

이 책의 목적은 여러분이 Arm 인스트럭션 세트와 더 쉽게 친숙해지도록 하는 것이며, 업무에 적용할 수 있는 충분한 지식을 갖도록 하는 것이다. 나는 Arm 참조 매뉴얼을 해부하고 가장 자주 사용하는 인스트럭션과 그 문법 형태를 분류하는 데 많은 시간을 투자했다. 그러나 이 책이 단순히 가장 자주 사용되는 Arm 인스트럭션을 나열한 것만은 아니다. 여기에는 다른 곳, 심지어는 Arm 매뉴얼에서도 찾을 수 없는 설명이 포함돼 있다. Arm 매뉴얼에 작성된 인스트럭션에 대한 기본 설명은 너무 단순하다. MOV나 ADD와 같은 아주 간단한 인스트럭션에는 충분할지도 모르지만, 많이 사용되고 복잡한 오퍼레이션을 수행하는 인스트럭션은 간단한 설명만으로 이해하기 어렵다. 따라서 이 책에 언급되는 많은 인스트럭션은 기저 동작을 설명하는 그림과 함께 다룬다. 이 책의 목적은 여러분이 Arm 인스트럭션 세트와 더 쉽게 친숙해지도록 하는 것이며, 업무에 적용할 수 있는 충분한 지식을 갖도록 하는 것이다. 나는 Arm 참조 매뉴얼을 해부하고 가장 자주 사용하는 인스트럭션과 그 문법 형태를 분류하는 데 많은 시간을 투자했다. 그러나 이 책이 단순히 가장 자주 사용되는 Arm 인스트럭션을 나열한 것만은 아니다. 여기에는 다른 곳, 심지어는 Arm 매뉴얼에서도 찾을 수 없는 설명이 포함돼 있다. Arm 매뉴얼에 작성된 인스트럭션에 대한 기본 설명은 너무 단순하다. MOV나 ADD와 같은 아주 간단한 인스트럭션에는 충분할지도 모르지만, 많이 사용되고 복잡한 오퍼레이션을 수행하는 인스트럭션은 간단한 설명만으로 이해하기 어렵다. 따라서 이 책에 언급되는 많은 인스트럭션은 기저 동작을 설명하는 그림과 함께 다룬다.
이 책을 집필하는 데는 2년이 넘는 시간이 걸렸다. 팬데믹이 세상을 강타해 모두가 격리에 들어간 2020년 3월에 처음 펜을 들었다. 지난 2년간 피, 땀, 눈물을 흘리고 나서 비로소 이 책이 생명력을 갖게 된 것을 매우 기쁘게 생각한다. 지속적인 신뢰를 보내주시는 독자 여러분에게 감사할 따름이며, 이 책이 여러분의 리버스 엔지니어링 여행에 부담을 주기보다는 길을 잘 닦아주는 유용한 가이드가 되길 기대해본다.