JS `Deno` `FFI` (Foreign Function Interface) `Native Call` 追踪与逆向

各位观众老爷，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们不聊风花雪月，来点硬核的，聊聊Deno的FFI（Foreign Function Interface）原生调用，以及怎么追踪和逆向这玩意儿。准备好爆米花，咱们开车了！

第一章：Deno FFI 扫盲班：你以为的“魔法”，其实是科学

啥是FFI？简单来说，就是让你的JavaScript代码能直接调用用其他语言写的代码，比如C、C++、Rust等等。Deno的FFI就像一扇传送门，让你的JS代码瞬间拥有了C语言级别的性能，想想是不是有点小激动？

为什么要用FFI？JS很强大，但有些时候还是力不从心。比如：

性能敏感型任务： 图像处理、音视频编解码、科学计算，这些对性能要求极高的任务，交给C/C++等底层语言更靠谱。
访问底层系统资源： JS的沙箱环境限制了它直接访问操作系统底层资源，而FFI可以让你突破这个限制。
重用现有代码库： 很多成熟的C/C++库已经存在，用FFI可以避免重复造轮子。

Deno FFI的基本流程是这样的：

定义外部函数接口： 告诉Deno你要调用的C函数的名称、参数类型和返回值类型。
加载动态链接库： 加载包含C函数的动态链接库（.so、.dll、.dylib）。
调用外部函数： 在JS代码中像调用普通函数一样调用C函数。

代码示例：Hello, World! FFI版

首先，写一个简单的C代码：

// hello.c
#include <stdio.h>

__attribute__((visibility("default")))
void hello(const char* name) {
  printf("Hello, %s from C!n", name);
}

编译成动态链接库：

gcc -shared -o libhello.so hello.c -fPIC

然后，是Deno代码：

// hello.ts
const lib = Deno.dlopen("./libhello.so", {
  "hello": { parameters: ["pointer"], result: "void" },
});

const name = "Deno";
const namePtr = new TextEncoder().encode(name + ""); // C字符串需要null结尾
lib.symbols.hello(namePtr);

lib.close(); // 释放资源

运行：

deno run --allow-read --allow-ffi hello.ts

你会看到控制台输出了 Hello, Deno from C!。恭喜你，迈出了Deno FFI的第一步！

第二章：追踪 Deno FFI 的足迹：像侦探一样寻找线索

现在，我们已经知道怎么用FFI了。但是，如果C代码出了问题，或者你想深入了解Deno FFI的底层机制，该怎么办呢？这时候就需要追踪了。

1. 日志大法好：console.log() 是你的好朋友

最简单粗暴的方法，就是在C代码和Deno代码中加入大量的console.log()和printf()。虽然原始，但非常有效。

比如，可以在C代码中打印参数值：

// hello.c
#include <stdio.h>

__attribute__((visibility("default")))
void hello(const char* name) {
  printf("C: Received name = %sn", name); // 打印参数值
  printf("Hello, %s from C!n", name);
}

2. Deno 内置的调试工具：Deno.inspect() 和 --inspect-brk

Deno提供了强大的调试工具。你可以使用Deno.inspect()在代码中设置断点，或者使用--inspect-brk参数启动Deno，然后在Chrome DevTools中进行调试。

// hello.ts
const lib = Deno.dlopen("./libhello.so", {
  "hello": { parameters: ["pointer"], result: "void" },
});

const name = "Deno";
const namePtr = new TextEncoder().encode(name + "");
Deno.inspect(namePtr); // 设置断点，查看namePtr的值
lib.symbols.hello(namePtr);

lib.close();

运行：

deno run --allow-read --allow-ffi --inspect-brk hello.ts

打开Chrome DevTools，连接到Deno的调试端口，你就可以单步调试Deno代码，查看变量的值，甚至可以修改变量的值。

3. 系统调用追踪：strace 和 dtruss

strace (Linux) 和 dtruss (macOS) 是强大的系统调用追踪工具。它们可以让你看到Deno进程在执行过程中都调用了哪些系统调用，比如open()、read()、write()、mmap()等等。这对于了解Deno FFI的底层行为非常有帮助。

strace -f -e trace=file,process deno run --allow-read --allow-ffi hello.ts

或者

dtruss -f deno run --allow-read --allow-ffi hello.ts

你会看到大量的系统调用信息，包括Deno加载动态链接库、分配内存、调用外部函数等等。

4. 使用 GDB 调试 C 代码

如果你需要调试C代码本身，可以使用GDB。首先，编译C代码时要包含调试信息：

gcc -shared -o libhello.so hello.c -fPIC -g

然后，启动Deno时，使用--debug参数：

deno run --allow-read --allow-ffi --debug hello.ts

接下来，用GDB附加到Deno进程：

gdb -p <Deno进程ID>

在GDB中，你可以设置断点、单步调试、查看变量的值等等。

break hello
run
next
print name

第三章：Deno FFI 逆向工程：解开黑盒子的秘密

逆向工程听起来很高大上，其实就是通过分析程序的行为和代码，来了解它的内部工作原理。对于Deno FFI来说，逆向工程可以帮助你：

理解Deno FFI的底层实现细节。
分析第三方Deno FFI库的安全性。
发现潜在的漏洞。

1. 反汇编：把机器码变成汇编代码

反汇编是将机器码转换成汇编代码的过程。汇编代码比机器码更容易阅读和理解。你可以使用objdump (Linux) 或 otool (macOS) 来反汇编动态链接库。

objdump -d libhello.so

或者

otool -tv libhello.dylib

你会看到大量的汇编代码，包括函数的入口点、指令、寄存器操作等等。虽然汇编代码比较难懂，但它是了解程序底层行为的基础。

2. 静态分析：IDA Pro 和 Ghidra

IDA Pro 和 Ghidra 是强大的静态分析工具。它们可以自动分析程序的代码结构、函数调用关系、数据流等等。它们还提供了图形界面，方便你浏览和理解代码。

使用IDA Pro或Ghidra打开动态链接库，你可以：

查看函数的控制流图。
查找字符串和常量。
反编译代码（将汇编代码转换成更高级的伪代码）。
进行交叉引用分析。

3. 动态分析：GDB 和 LLDB

除了静态分析，还可以使用GDB和LLDB进行动态分析。动态分析是在程序运行过程中分析程序的行为。你可以设置断点、单步调试、查看内存的值等等。

动态分析可以帮助你：

理解程序的运行流程。
观察程序的变量值。
发现程序中的错误。

4. Deno 源码：最终的真相

如果你想深入了解Deno FFI的底层实现，最好的方法就是阅读Deno的源码。Deno是用Rust编写的，你可以从Deno的GitHub仓库中找到FFI相关的代码。

Deno FFI的核心代码主要在deno_core crate中。你可以重点关注以下几个文件：

ext/ffi/lib.rs: 定义了FFI相关的API。
runtime/ops/ffi.rs: 实现了FFI相关的操作。

阅读源码可以帮助你理解Deno FFI的内部机制，包括如何加载动态链接库、如何传递参数、如何调用外部函数等等。

案例分析：逆向一个简单的Deno FFI库

假设我们有一个Deno FFI库，用于计算两个数的和：

// add.c
#include <stdio.h>

__attribute__((visibility("default")))
int add(int a, int b) {
  printf("C: a = %d, b = %dn", a, b);
  return a + b;
}

编译成动态链接库：

gcc -shared -o libadd.so add.c -fPIC

Deno代码：

// add.ts
const lib = Deno.dlopen("./libadd.so", {
  "add": { parameters: ["i32", "i32"], result: "i32" },
});

const a = 10;
const b = 20;
const result = lib.symbols.add(a, b);
console.log(`Result: ${result}`);

lib.close();

现在，我们来逆向这个库。

反汇编 libadd.so:

objdump -d libadd.so

通过反汇编代码，我们可以看到add函数的汇编代码，包括参数的传递、加法运算、返回值的设置等等。

使用 GDB 调试 add.ts:

启动Deno时使用--debug参数，然后用GDB附加到Deno进程。在add函数处设置断点，可以查看a和b的值，以及返回值result的值。

分析Deno源码:

阅读Deno源码，可以了解Deno FFI如何将JS的i32类型转换成C的int类型，以及如何将C的int类型转换成JS的i32类型。

总结：Deno FFI 追踪与逆向的工具箱

工具名称	功能	使用场景
`console.log()`/`printf()`	打印日志	快速定位问题，查看变量值
`Deno.inspect()`/`--inspect-brk`	Deno调试工具	单步调试Deno代码，查看变量值，修改变量值
`strace`/`dtruss`	系统调用追踪	了解Deno进程的底层行为，比如加载动态链接库、分配内存、调用外部函数等等
GDB/LLDB	C代码调试	单步调试C代码，查看变量值，设置断点
`objdump`/`otool`	反汇编	将机器码转换成汇编代码，了解程序的底层实现
IDA Pro/Ghidra	静态分析	分析程序的代码结构、函数调用关系、数据流等等，反编译代码，进行交叉引用分析
Deno 源码	了解Deno FFI的底层实现	深入理解Deno FFI的内部机制，包括如何加载动态链接库、如何传递参数、如何调用外部函数等等

第四章：Deno FFI 的坑：小心脚下！

Deno FFI虽然强大，但也充满了坑。一不小心就会掉进去，爬都爬不出来。

内存管理： C语言的内存管理是出了名的复杂。如果C代码中存在内存泄漏或野指针，会导致Deno进程崩溃。
类型安全： Deno FFI的类型检查相对较弱。如果参数类型不匹配，会导致程序出错。
安全性： Deno FFI允许JS代码直接调用C代码，这可能会引入安全风险。如果C代码存在漏洞，攻击者可以通过Deno FFI来攻击你的系统。
ABI 兼容性： 不同的操作系统、不同的编译器、不同的编译选项，都会影响C代码的ABI（Application Binary Interface）。如果ABI不兼容，会导致Deno FFI调用失败。

防止掉坑指南：

使用内存安全的C库： 尽量使用经过严格测试的内存安全的C库，比如jemalloc、mimalloc等等。
进行严格的类型检查： 在Deno代码中进行严格的类型检查，确保参数类型与C函数的参数类型匹配。
使用沙箱环境： 将Deno FFI代码运行在沙箱环境中，限制其访问系统资源的权限。
进行代码审查： 对Deno FFI代码进行严格的代码审查，发现潜在的漏洞。

总结：

Deno FFI是一把双刃剑。用好了，可以大大提高程序的性能和灵活性。用不好，可能会引入安全风险和稳定性问题。所以，在使用Deno FFI时，一定要小心谨慎，充分了解其原理和潜在的风险。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家能够掌握Deno FFI的追踪与逆向技巧，成为Deno FFI的高手。记住，技术是无止境的，学习永不止步！下课！

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