咳咳，各位观众老爷，晚上好！ 今天咱们不聊八卦，来点硬核的——Ghidra Sleigh 语言，以及如何用它来打造你自己的处理器模块。 准备好，我们要开始一场关于指令集、语义和编译器魔法的奇妙之旅！
开场白：为什么你需要Sleigh？
想象一下，你发现了一个全新的处理器架构，或者一个古老的、只有你奶奶才知道的虚拟指令集。 Ghidra虽然强大，但它并不认识这些“新朋友”。 这时候，Sleigh就闪亮登场了！ 它可以让你告诉Ghidra，你的处理器是如何工作的，指令长什么样，以及它们究竟在干什么。
简单来说，Sleigh是Ghidra用来描述处理器架构的“语言”。 通过编写Sleigh规范，你可以让Ghidra理解并反汇编、分析你的目标代码。 这样，你就可以在Ghidra中像处理x86或ARM代码一样，轻松地研究这些不为人知的指令集。
第一幕：Sleigh的基石
Sleigh的核心思想是将每条指令分解成一系列的语义操作。 这些操作描述了指令对处理器状态（寄存器、内存等）的影响。 为了理解Sleigh，我们需要掌握几个关键概念：
- 空间（Spaces）： 定义了地址空间，例如寄存器空间、内存空间等。
- 寄存器（Registers）： 表示处理器中的寄存器，如
PC(程序计数器),SP(堆栈指针) 等。 - 变量（Variables）： 临时存储值的地方，类似于编程语言中的变量。
- 构造器（Constructors）： 描述指令的编码格式，以及如何从字节流中提取操作数。
- 语义操作（Semantic Operations）： 指令执行的具体操作，如赋值、加法、内存读写等。
- 模式（Patterns）： 用于匹配指令编码的位模式。
第二幕：打造你的第一个Sleigh模块
让我们从一个非常简单的例子开始：一个虚构的“超级简单处理器”（SSP）。 SSP只有两个寄存器：R0 和 R1，以及一些基本的指令。
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创建Sleigh项目:
- 打开Ghidra，新建一个项目。
- 在项目窗口中，右键单击，选择 "New"。
- 选择 "Non-Executable"。
- 输入项目名称，例如 "SSP"。
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创建.slaspec文件:
- 在项目窗口中，右键单击，选择 "New" -> "File"。
- 将文件命名为
SSP.slaspec(或者你喜欢的名字，但后缀必须是.slaspec)。
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编写Sleigh规范:
现在，打开
SSP.slaspec文件，开始编写Sleigh规范。define endian=little; // SSP是小端字节序 @include "data_organization.sinc" // 包含一些常用的数据类型定义 define alignment=1; // 指令按字节对齐 // 定义地址空间 space RAM type=ram_space size=0x10000 default; // 64KB RAM space REG type=register_space size=4; // 寄存器空间 // 定义寄存器 register offset=0 size=4 name=R0 space=REG; register offset=4 size=4 name=R1 space=REG; register offset=8 size=4 name=PC space=REG; // 定义变量 define temp result:4; // 临时变量，用于存储结果 // 定义指令格式 <instr_format> instruction:16 = ( opcode:4, operand1:6, operand2:6 ); </instr_format> // 定义指令 define instruction opcode=0 "ADD R0, R1" { R0 = R0 + R1; PC = PC + 2; } define instruction opcode=1 "MOV R0, operand1" { result = operand1; R0 = result; PC = PC + 2; } define instruction opcode=2 "JMP operand1" { PC = operand1; } // 默认指令处理 (如果指令不匹配) define instruction opcode=* "INVALID INSTRUCTION" { PC = PC + 2; }代码解释:
define endian=little;指定SSP是小端字节序。@include "data_organization.sinc"包含一些预定义的类型，例如int4(4字节整数)。space RAM ...和space REG ...定义了RAM和寄存器地址空间。register offset=0 size=4 name=R0 space=REG;定义了寄存器R0，它位于寄存器空间的偏移量为0，大小为4字节。 类似地定义了R1和PC。define temp result:4;定义了一个临时的4字节变量result。<instr_format> ... </instr_format>定义了指令的通用格式。 在这里，指令是16位的，包含一个4位的操作码 (opcode) 和两个6位的操作数 (operand1,operand2)。define instruction opcode=0 "ADD R0, R1" { ... }定义了ADD R0, R1指令。 它将R0和R1的值相加，并将结果存回R0，然后将PC加 2 (因为我们的指令是2字节)。define instruction opcode=1 "MOV R0, operand1" { ... }定义了MOV R0, operand1指令。 它将操作数operand1的值赋给R0。define instruction opcode=2 "JMP operand1" { ... }定义了JMP operand1指令。 它将PC设置为操作数operand1的值，实现跳转。define instruction opcode=* "INVALID INSTRUCTION" { ... }定义了一个默认指令，用于处理所有未知的操作码。 这样可以防止Ghidra在遇到未知指令时崩溃。
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创建 .pspec文件:
接下来，你需要创建一个
.pspec文件，告诉Ghidra如何使用你的 Sleigh 规范。-
在项目窗口中，右键单击，选择 "New" -> "File"。
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将文件命名为
SSP.pspec。 -
编写
.pspec文件:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <processor_spec> <program_counter register="PC"/> <default_space space="RAM"/> <register_space space="REG"/> </processor_spec>代码解释:
<program_counter register="PC"/>指定PC寄存器作为程序计数器。<default_space space="RAM"/>指定RAM空间作为默认的地址空间。<register_space space="REG"/>指定REG空间作为寄存器空间。
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创建 .ldefs文件:
.ldefs文件用于告诉Ghidra你的处理器模块的名称和其他信息。-
在项目窗口中，右键单击，选择 "New" -> "File"。
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将文件命名为
SSP.ldefs。 -
编写
.ldefs文件:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <language_definitions> <language id="SSP:BE:16:default" size="16" endian="little" processor="SSP" version="1.0" description="Super Simple Processor" slafile="SSP.slaspec" pspecfile="SSP.pspec"> <compiler id="default"> <option name="default"/> </compiler> </language> </language_definitions>代码解释:
<language id="SSP:BE:16:default" ...>定义了一个语言。id: 语言的唯一标识符。SSP是处理器名称，BE(Big Endian) 或LE(Little Endian) 表示字节序，16是字的大小 (以位为单位)，default是编译器名称。size: 字的大小，单位是位。endian: 字节序。processor: 处理器名称。version: 版本号。description: 描述信息。slafile: Sleigh 规范文件的名称。pspecfile: 处理器规范文件的名称。
<compiler id="default"> ... </compiler>定义了一个编译器。 在这里，我们只有一个默认编译器。
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编译Sleigh规范:
- 打开 "Window" -> "Script Manager"。
- 找到并运行 "Sleigh Compiler" 脚本。
- 在弹出的对话框中，选择你的
.ldefs文件 (SSP.ldefs)。 - 点击 "OK"。
如果一切顺利，脚本会编译你的 Sleigh 规范，并生成一些二进制文件，这些文件将被 Ghidra 使用。
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导入二进制文件:
- 创建一个新的二进制文件，或者使用一个现有的文件，并将其导入到你的 Ghidra 项目中。
- 在导入对话框中，选择 "Super Simple Processor" 作为处理器类型。 (它应该出现在处理器列表中，因为你已经编译了 Sleigh 规范)。
- 完成导入。
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反汇编:
- 打开导入的二进制文件。
- Ghidra 应该能够正确地反汇编你的 SSP 代码！
第三幕：深入Sleigh的腹地
让我们更深入地探讨Sleigh的一些高级特性。
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位域提取 (Bitfield Extraction):
Sleigh 允许你从指令的编码中提取特定的位域，并将它们用作操作数。 例如，假设你的指令格式如下：
指令格式： +--------+--------+ | Opcode | Register | +--------+--------+你可以这样定义：
<instr_format> instruction:16 = ( opcode:8, register:8 ); </instr_format> define instruction opcode=0x10 "LOAD R[register]" { // 使用 register 变量的值作为索引 R[register] = RAM[R0]; // 假设从 R0 指向的内存地址加载数据 PC = PC + 2; }在这个例子中，
R[register]表示使用register变量的值作为寄存器数组R的索引。 -
条件语句 (Conditional Statements):
Sleigh 允许你在语义操作中使用条件语句，根据某些条件执行不同的操作。
define instruction opcode=0x20 "STORE R0, R1 (IF R0 != 0)" { if (R0 != 0) { RAM[R1] = R0; } PC = PC + 2; }在这个例子中，只有当
R0的值不为 0 时，才会执行RAM[R1] = R0操作。 -
表 (Tables):
Sleigh 允许你定义表，用于存储常量值或查找信息。
define table addressing_mode { 0 = "Immediate", 1 = "Register", 2 = "Memory" } <instr_format> instruction:16 = ( opcode:4, addressing_mode_code:2, operand:10 ); </instr_format> define instruction opcode=0x30 "LOAD R0, <addressing_mode[addressing_mode_code]> operand" { // 根据寻址模式选择不同的操作 if (addressing_mode_code == 0) { // Immediate R0 = operand; } else if (addressing_mode_code == 1) { // Register R0 = R[operand]; } else if (addressing_mode_code == 2) { // Memory R0 = RAM[operand]; } PC = PC + 2; }在这个例子中，
addressing_mode表定义了三种寻址模式：Immediate, Register, Memory。 指令LOAD根据addressing_mode_code的值选择不同的操作。 -
调用其他函数 (Calling other functions):
Sleigh 允许你定义函数，并在语义操作中调用它们。 这可以帮助你将代码模块化，并提高代码的可读性。 你需要使用
define pcodeop来定义pcode的操作，然后使用define callfixup来调用define pcodeop my_custom_operation { <input> result:4; <output> result:4; <op> result = result + 1; } define instruction opcode=0x40 "CALL CUSTOM OP" { my_custom_operation(R0); PC = PC + 2; }
第四幕：调试你的Sleigh模块
编写 Sleigh 规范可能会很棘手，所以调试非常重要。 Ghidra 提供了一些工具来帮助你调试你的 Sleigh 模块。
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Sleigh Debugger:
Sleigh Debugger 允许你逐步执行你的 Sleigh 规范，并查看指令的语义操作是如何执行的。 要使用 Sleigh Debugger，你需要先在 Ghidra 中启动调试会话，然后在 "Window" -> "Debugger" 中打开 Sleigh Debugger。
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日志输出 (Logging):
你可以在你的 Sleigh 规范中使用
print语句来输出调试信息。 这些信息会显示在 Ghidra 的控制台中。define instruction opcode=0x50 "DEBUG INSTRUCTION" { print "R0 = ", R0; print "PC = ", PC; PC = PC + 2; }
第五幕：实战案例
让我们来看一个更复杂的例子：一个简单的堆栈机指令集。 堆栈机没有通用寄存器，而是使用堆栈来存储操作数和结果。
define endian=big; // 假设是大端字节序
@include "data_organization.sinc"
define alignment=1;
// 地址空间
space RAM type=ram_space size=0x10000 default;
space REG type=register_space size=8;
// 寄存器
register offset=0 size=4 name=SP space=REG; // 堆栈指针
register offset=4 size=4 name=PC space=REG; // 程序计数器
// 变量
define temp result:4;
define temp value:4;
// 指令格式
<instr_format>
instruction:8 = (
opcode:8
);
</instr_format>
// 指令
define instruction opcode=0x01 "PUSH value" {
SP = SP - 4;
value = instruction; // 假设value 紧跟在指令之后
RAM[SP] = value;
PC = PC + 5; // 1 byte opcode + 4 bytes value
}
define instruction opcode=0x02 "POP" {
result = RAM[SP];
SP = SP + 4;
PC = PC + 1;
}
define instruction opcode=0x03 "ADD" {
value = RAM[SP];
SP = SP + 4;
result = RAM[SP];
SP = SP + 4;
result = result + value;
SP = SP - 4;
RAM[SP] = result;
PC = PC + 1;
}
define instruction opcode=0x04 "HALT" {
// 停止执行
PC = PC; // 保持 PC 不变，相当于死循环
}
define instruction opcode=* "INVALID" {
PC = PC + 1;
}表格总结：Sleigh 关键概念
| 概念 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| 空间 (Space) | 定义地址空间，例如内存、寄存器等。 | space RAM type=ram_space size=0x10000 default; (定义一个 64KB 的 RAM 空间) |
| 寄存器 (Register) | 表示处理器中的寄存器。 | register offset=0 size=4 name=PC space=REG; (定义一个名为 PC 的 4 字节寄存器，位于 REG 空间的偏移量 0) |
| 变量 (Variable) | 临时存储值的地方。 | define temp result:4; (定义一个名为 result 的 4 字节临时变量) |
| 构造器 (Constructor) | 描述指令的编码格式，以及如何从字节流中提取操作数。 | <instr_format> instruction:16 = ( opcode:4, operand:12 ); </instr_format> (定义一个 16 位指令，包含一个 4 位操作码和一个 12 位操作数) |
| 语义操作 (Semantic Operation) | 指令执行的具体操作，如赋值、加法、内存读写等。 | R0 = R0 + R1; (将 R0 和 R1 的值相加，并将结果存回 R0) |
| 模式 (Pattern) | 用于匹配指令编码的位模式。 | define instruction opcode=0x01 "ADD R0, R1" { ... } (定义一个操作码为 0x01 的指令) |
| PcodeOp | 定义Pcode操作符，允许自定义操作。 | define pcodeop my_custom_operation { ... } (定义一个自定义的Pcode操作) |
| CallFixup | 允许调用其他函数，用于代码模块化。 | define instruction opcode=0x40 "CALL CUSTOM OP" { my_custom_operation(R0); ... } (调用自定义的Pcode操作) |
结语：Sleigh，无限可能
Sleigh 是一门强大的语言，它可以让你为任何处理器架构创建 Ghidra 模块。 虽然学习曲线可能有些陡峭，但掌握 Sleigh 绝对值得，因为它能让你深入了解指令集架构和逆向工程的本质。
记住，实践是最好的老师。 尝试编写你自己的 Sleigh 模块，并不断探索 Sleigh 的各种特性。 你会发现，Sleigh 的世界充满了无限可能！
感谢各位的观看，希望今天的讲座对你有所帮助。 祝你在逆向工程的道路上越走越远！