| 导读 | Radare2 是一个为二进制分析定制的开源工具。有大量（非原生的）Linux 工具可用于二进制分析，为什么要选择 Radare2 呢？ |
如果现有的 Linux 原生工具也能做类似的事情，你自然会问为什么需要另一个工具。嗯，这和你用手机做闹钟、做笔记、做相机、听音乐、上网、偶尔打电话和接电话的原因是一样的。以前，使用单独的设备和工具处理这些功能 —— 比如拍照的实体相机，记笔记的小记事本，起床的床头闹钟等等。对用户来说，有一个设备来做多件（但相关的）事情是方便的。另外，杀手锏就是独立功能之间的互操作性。
同样，即使许多 Linux 工具都有特定的用途，但在一个工具中捆绑类似（和更好）的功能是非常有用的。这就是为什么我认为 Radare2 应该是你需要处理二进制文件时的首选工具。
根据其 GitHub 简介，Radare2（也称为 r2）是一个“类 Unix 系统上的逆向工程框架和行工具集”。它名字中的 “2” 是因为这个版本从头开始重写的，使其更加模块化。
有大量（非原生的）Linux 工具可用于二进制分析，为什么要选择 Radare2 呢？我的理由很简单。
首先，它是一个开源项目，有一个活跃而健康的社区。如果你正在寻找新颖的功能或提供着 bug 修复的工具，这很重要。
其次，Radare2 可以在行上使用，而且它有一个功能丰富的图形用户界面（GUI）环境，叫做 Cutter，适合那些对 GUI 比较熟悉的人。作为一个长期使用 Linux 的用户，我对习惯于在 上输入。虽然熟悉 Radare2 的命令稍微有一点学习曲线，但我会把它比作 学习 Vim。你可以先学习基本的东西，一旦你掌握了它们，你就可以继续学习更高级的东西。很快，它就变成了肌肉记忆。
第三，Radare2 通过插件可以很好的支持外部工具。例如，最近开源的 Ghidra 二进制分析和逆向工具reversing tool很受欢迎，因为它的反编译器功能是逆向软件的关键要素。你可以直接从 Radare2 控制台安装 Ghidra 反编译器并使用，这很神奇，让你两全其美。
要安装 Radare2，只需克隆其存储库并运行 user.sh 。如果你的系统上还没有一些预备软件包，你可能需要安装它们。一旦安装完成，运行 r2 -v 命令来查看 Radare2 是否被正确安装：
$ git clone //github.com/radareorg/radare2.git $ cd radare2 $ ./sys/user.sh # version $ r2 -v radare2 4.6.0-git 25266 @ linux-x86-64 git.4.4.0-930-g48047b317 commit: 48047b3171e6ed0480a71a04c3693a0650d03543 build: 2020-11-17__09:31:03 $
现在 r2 已经安装好了，你需要一个样本二进制程序来试用它。你可以使用任何系统二进制文件（ls、bash 等），但为了使本教程的内容简单，请编译以下 C 程序：
$ cat adder.c
#include <stdio.h>
int adder(int num) {
return num + 1;
}
int main() {
int res, num1 = 100;
res = adder(num1);
printf("Number now is : %d\n", res);
return 0;
}
$ gcc adder.c -o adder
$ file adder
adder: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha1]=9d4366f7160e1ffb46b14466e8e0d70f10de2240, not stripped
$ ./adder
Number now is : 101
要分析二进制文件，你必须在 Radare2 中加载它。通过提供文件名作为 r2 命令的一个命令行参数来加载它。你会进入一个独立的 Radare2 控制台，这与你的 shell 不同。要退出控制台，你可以输入 Quit 或 Exit 或按 Ctrl+D：
$ r2 ./adder -- Learn pancake as if you were radare! [0x004004b0]> quit $
在你探索二进制之前，你必须让 r2 为你分析它。你可以通过在 r2 控制台中运行 aaa 命令来实现：
$ r2 ./adder -- Learn pancake as if you were radare! [0x004004b0]> quit $
这意味着每次你选择一个二进制文件进行分析时，你必须在加载二进制文件后输入一个额外的命令 aaa。你可以绕过这一点，在命令后面跟上 -A 来调用 r2；这将告诉 r2 为你自动分析二进制：
$ r2 -A ./adder [x] Analyze all flags starting with sym. and entry0 (aa) [x] Analyze function calls (aac) [x] Analyze len bytes of instructions for references (aar) [x] Check for vtables [x] Type matching analysis for all functions (aaft) [x] Propagate noreturn information [x] Use -AA or aaaa to perform additional experimental analysis. -- Already up-to-date. [0x004004b0]>
在开始分析一个二进制文件之前，你需要一些背景信息。在许多情况下，这可以是二进制文件的格式（ELF、PE 等）、二进制的架构（x86、AMD、ARM 等），以及二进制是 32 位还是 64 位。方便的 r2 的 iI 命令可以提供所需的信息：
[0x004004b0]> iI arch x86 baddr 0x400000 binsz 14724 bintype elf bits 64 canary false class ELF64 compiler GCC: (GNU) 8.3.1 20190507 (Red Hat 8.3.1-4) crypto false endian little havecode true intrp /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 laddr 0x0 lang c linenum true lsyms true machine AMD x86-64 architecture maxopsz 16 minopsz 1 nx true os linux pcalign 0 pic false relocs true relro partial rpath NONE sanitiz false static false stripped false subsys linux va true [0x004004b0]> [0x004004b0]>
通常情况下，当你知道你要处理的是什么样的文件后，你就想知道二进制程序使用了什么样的标准库函数，或者了解程序的潜在功能。在本教程中的示例 C 程序中，唯一的库函数是 printf，用来打印信息。你可以通过运行 ii 命令看到这一点，它显示了该二进制所有导入的库：
[0x004004b0]> ii [Imports] nth vaddr bind type lib name ――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 1 0x00000000 WEAK NOTYPE _ITM_deregisterTMCloneTable 2 0x004004a0 GLOBAL FUNC printf 3 0x00000000 GLOBAL FUNC __libc_start_main 4 0x00000000 WEAK NOTYPE __gmon_start__ 5 0x00000000 WEAK NOTYPE _ITM_registerTMCloneTable
该二进制也可以有自己的符号、函数或数据。这些函数通常显示在 Exports 下。这个测试的二进制导出了两个函数：main 和 adder。其余的函数是在编译阶段，当二进制文件被构建时添加的。加载器需要这些函数来加载二进制文件（现在不用太关心它们）：
[0x004004b0]> [0x004004b0]> iE [Exports] nth paddr vaddr bind type size lib name ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 82 0x00000650 0x00400650 GLOBAL FUNC 5 __libc_csu_fini 85 ---------- 0x00601024 GLOBAL NOTYPE 0 _edata 86 0x00000658 0x00400658 GLOBAL FUNC 0 _fini 89 0x00001020 0x00601020 GLOBAL NOTYPE 0 __data_start 90 0x00000596 0x00400596 GLOBAL FUNC 15 adder 92 0x00000670 0x00400670 GLOBAL OBJ 0 __dso_handle 93 0x00000668 0x00400668 GLOBAL OBJ 4 _IO_stdin_used 94 0x000005e0 0x004005e0 GLOBAL FUNC 101 __libc_csu_init 95 ---------- 0x00601028 GLOBAL NOTYPE 0 _end 96 0x000004e0 0x004004e0 GLOBAL FUNC 5 _dl_relocate_static_pie 97 0x000004b0 0x004004b0 GLOBAL FUNC 47 _start 98 ---------- 0x00601024 GLOBAL NOTYPE 0 __bss_start 99 0x000005a5 0x004005a5 GLOBAL FUNC 55 main 100 ---------- 0x00601028 GLOBAL OBJ 0 __TMC_END__ 102 0x00000468 0x00400468 GLOBAL FUNC 0 _init [0x004004b0]>
如何知道两个二进制文件是否相似？你不能只是打开一个二进制文件并查看里面的源代码。在大多数情况下，二进制文件的哈希值（md5sum、sha1、sha256）是用来唯一识别它的。你可以使用 it 命令找到二进制的哈希值：
[0x004004b0]> it md5 7e6732f2b11dec4a0c7612852cede670 sha1 d5fa848c4b53021f6570dd9b18d115595a2290ae sha256 13dd5a492219dac1443a816ef5f91db8d149e8edbf26f24539c220861769e1c2 [0x004004b0]>
代码按函数分组；要列出二进制中存在的函数，请运行afl 命令。下面的列表显示了main函数和adder函数。通常，以sym.imp开头的函数是从标准库（这里是 glibc）中导入的：
[0x004004b0]> afl 0x004004b0 1 46 entry0 0x004004f0 4 41 -> 34 sym.deregister_tm_clones 0x00400520 4 57 -> 51 sym.register_tm_clones 0x00400560 3 33 -> 32 sym.__do_global_dtors_aux 0x00400590 1 6 entry.init0 0x00400650 1 5 sym.__libc_csu_fini 0x00400658 1 13 sym._fini 0x00400596 1 15 sym.adder 0x004005e0 4 101 loc..annobin_elf_init.c 0x004004e0 1 5 loc..annobin_static_reloc.c 0x004005a5 1 55 main 0x004004a0 1 6 sym.imp.printf 0x00400468 3 27 sym._init [0x004004b0]>
[0x004004b0]> axt sym.adder main 0x4005b9 [CALL] call sym.adder [0x004004b0]> [0x004004b0]> axt main entry0 0x4004d1 [DATA] mov rdi, main [0x004004b0]>
在处理文本文件时，你经常通过引用行号和行或列号在文件内移动；在二进制文件中，你需要使用地址。这些是以 0x 开头的十六进制数字，后面跟着一个地址。要找到你在二进制中的位置，运行 s 命令。要移动到不同的位置，使用 s 命令，后面跟上地址。
函数名就像标签一样，内部用地址表示。如果函数名在二进制中（未剥离的），可以使用函数名后面的 s 命令跳转到一个特定的函数地址。同样，如果你想跳转到二进制的开始，输入 s 0：
[0x004004b0]> s 0x4004b0 [0x004004b0]> [0x004004b0]> s main [0x004005a5]> [0x004005a5]> s 0x4005a5 [0x004005a5]> [0x004005a5]> s sym.adder [0x00400596]> [0x00400596]> s 0x400596 [0x00400596]> [0x00400596]> s 0 [0x00000000]> [0x00000000]> s 0x0 [0x00000000]>
通常情况下，原始二进制没有意义。在十六进制模式下查看二进制及其等效的 ASCII 表示法会有帮助：
[0x004004b0]> s main [0x004005a5]> [0x004005a5]> px - offset - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0123456789ABCDEF 0x004005a5 5548 89e5 4883 ec10 c745 fc64 0000 008b UH..H....E.d.... 0x004005b5 45fc 89c7 e8d8 ffff ff89 45f8 8b45 f889 E.........E..E.. 0x004005c5 c6bf 7806 4000 b800 0000 00e8 cbfe ffff ..x.@........... 0x004005d5 b800 0000 00c9 c30f 1f40 00f3 0f1e fa41 .........@.....A 0x004005e5 5749 89d7 4156 4989 f641 5541 89fd 4154 WI..AVI..AUA..AT 0x004005f5 4c8d 2504 0820 0055 488d 2d04 0820 0053 L.%.. .UH.-.. .S 0x00400605 4c29 e548 83ec 08e8 57fe ffff 48c1 fd03 L).H....W...H... 0x00400615 741f 31db 0f1f 8000 0000 004c 89fa 4c89 t.1........L..L. 0x00400625 f644 89ef 41ff 14dc 4883 c301 4839 dd75 .D..A...H...H9.u 0x00400635 ea48 83c4 085b 5d41 5c41 5d41 5e41 5fc3 .H...[]A\A]A^A_. 0x00400645 9066 2e0f 1f84 0000 0000 00f3 0f1e fac3 .f.............. 0x00400655 0000 00f3 0f1e fa48 83ec 0848 83c4 08c3 .......H...H.... 0x00400665 0000 0001 0002 0000 0000 0000 0000 0000 ................ 0x00400675 0000 004e 756d 6265 7220 6e6f 7720 6973 ...Number now is 0x00400685 2020 3a20 2564 0a00 0000 0001 1b03 3b44 : %d........;D 0x00400695 0000 0007 0000 0000 feff ff88 0000 0020 ............... [0x004005a5]>
如果你使用的是编译后的二进制文件，则无法查看源代码。编译器将源代码转译成 CPU 可以理解和执行的机器语言指令；其结果就是二进制或可执行文件。然而，你可以查看汇编指令（的助记词）来理解程序正在做什么。例如，如果你想查看 main 函数在做什么，你可以使用 s main 寻找 main 函数的地址，然后运行 pdf 命令来查看反汇编的指令。
要理解汇编指令，你需要参考体系结构手册（这里是 x86），它的应用二进制接口（ABI，或调用惯例），并对堆栈的工作原理有基本的了解：
[0x004004b0]> s main [0x004005a5]> [0x004005a5]> s 0x4005a5 [0x004005a5]> [0x004005a5]> pdf ; DATA XREF from entry0 @ 0x4004d1 ┌ 55: int main (int argc, char **argv, char **envp); │ ; var int64_t var_8h @ rbp-0x8 │ ; var int64_t var_4h @ rbp-0x4 │ 0x004005a5 55 push rbp │ 0x004005a6 4889e5 mov rbp, rsp │ 0x004005a9 4883ec10 sub rsp, 0x10 │ 0x004005ad c745fc640000. mov dword [var_4h], 0x64 ; 'd' ; 100 │ 0x004005b4 8b45fc mov eax, dword [var_4h] │ 0x004005b7 89c7 mov edi, eax │ 0x004005b9 e8d8ffffff call sym.adder │ 0x004005be 8945f8 mov dword [var_8h], eax │ 0x004005c1 8b45f8 mov eax, dword [var_8h] │ 0x004005c4 89c6 mov esi, eax │ 0x004005c6 bf78064000 mov edi, str.Number_now_is__:__d ; 0x400678 ; "Number now is : %d\n" ; const char *format │ 0x004005cb b800000000 mov eax, 0 │ 0x004005d0 e8cbfeffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format) │ 0x004005d5 b800000000 mov eax, 0 │ 0x004005da c9 leave └ 0x004005db c3 ret [0x004005a5]> 这是 adder 函数的反汇编结果：
[0x004005a5]> s sym.adder [0x00400596]> [0x00400596]> s 0x400596 [0x00400596]> [0x00400596]> pdf ; CALL XREF from main @ 0x4005b9 ┌ 15: sym.adder (int64_t arg1); │ ; var int64_t var_4h @ rbp-0x4 │ ; arg int64_t arg1 @ rdi │ 0x00400596 55 push rbp │ 0x00400597 4889e5 mov rbp, rsp │ 0x0040059a 897dfc mov dword [var_4h], edi ; arg1 │ 0x0040059d 8b45fc mov eax, dword [var_4h] │ 0x004005a0 83c001 add eax, 1 │ 0x004005a3 5d pop rbp └ 0x004005a4 c3 ret [0x00400596]>
查看二进制中存在哪些字符串可以作为二进制分析的起点。字符串是硬编码到二进制中的，通常会提供重要的提示，可以让你将重点转移到分析某些区域。在二进制中运行 iz 命令来列出所有的字符串。这个测试二进制中只有一个硬编码的字符串：
[0x004004b0]> iz [Strings] nth paddr vaddr len size section type string ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 0 0x00000678 0x00400678 20 21 .rodata ascii Number now is : %d\n [0x004004b0]>
和函数一样，你可以交叉引用字符串，看看它们是从哪里被打印出来的，并理解它们周围的代码：
[0x004004b0]> ps @ 0x400678 Number now is : %d [0x004004b0]> [0x004004b0]> axt 0x400678 main 0x4005c6 [DATA] mov edi, str.Number_now_is__:__d [0x004004b0]>
当你的代码很复杂，有多个函数被调用时，很容易迷失方向。如果能以图形或可视化的方式查看哪些函数被调用，根据某些条件采取了哪些路径等，会很有帮助。在移动到感兴趣的函数后，可以通过 VV 命令来探索 r2 的可视化模式。例如，对于 adder 函数：
[0x004004b0]> s sym.adder [0x00400596]> [0x00400596]> VV
到目前为止，你一直在做的是静态分析 —— 你只是在看二进制文件中的东西，而没有运行它，有时你需要执行二进制文件，并在运行时分析内存中的各种信息。r2 的内部调试器允许你运行二进制文件、设置断点、分析变量的值、或者转储寄存器的内容。
用 -d 标志启动调试器，并在加载二进制时添加 -A 标志进行分析。你可以通过使用 db <function-name> 命令在不同的地方设置断点，比如函数或内存地址。要查看现有的断点，使用 dbi 命令。一旦你放置了断点，使用 dc 命令开始运行二进制文件。你可以使用 dbt 命令查看堆栈，它可以显示函数调用。最后，你可以使用 drr 命令转储寄存器的内容：
$ r2 -d -A ./adder Process with PID 17453 started... = attach 17453 17453 bin.baddr 0x00400000 Using 0x400000 asm.bits 64 [x] Analyze all flags starting with sym. and entry0 (aa) [x] Analyze function calls (aac) [x] Analyze len bytes of instructions for references (aar) [x] Check for vtables [x] Type matching analysis for all functions (aaft) [x] Propagate noreturn information [x] Use -AA or aaaa to perform additional experimental analysis. -- git checkout hamster [0x7f77b0a28030]> [0x7f77b0a28030]> db main [0x7f77b0a28030]> [0x7f77b0a28030]> db sym.adder [0x7f77b0a28030]> [0x7f77b0a28030]> dbi 0 0x004005a5 E:1 T:0 1 0x00400596 E:1 T:0 [0x7f77b0a28030]> [0x7f77b0a28030]> afl | grep main 0x004005a5 1 55 main [0x7f77b0a28030]> [0x7f77b0a28030]> afl | grep sym.adder 0x00400596 1 15 sym.adder [0x7f77b0a28030]> [0x7f77b0a28030]> dc hit breakpoint at: 0x4005a5 [0x004005a5]> [0x004005a5]> dbt 0 0x4005a5 sp: 0x0 0 [main] main sym.adder+15 1 0x7f77b0687873 sp: 0x7ffe35ff6858 0 [??] section..gnu.build.attributes-1345820597 2 0x7f77b0a36e0a sp: 0x7ffe35ff68e8 144 [??] map.usr_lib64_ld_2.28.so.r_x+65034 [0x004005a5]> dc hit breakpoint at: 0x400596 [0x00400596]> dbt 0 0x400596 sp: 0x0 0 [sym.adder] rip entry.init0+6 1 0x4005be sp: 0x7ffe35ff6838 0 [main] main+25 2 0x7f77b0687873 sp: 0x7ffe35ff6858 32 [??] section..gnu.build.attributes-1345820597 3 0x7f77b0a36e0a sp: 0x7ffe35ff68e8 144 [??] map.usr_lib64_ld_2.28.so.r_x+65034 [0x00400596]> [0x00400596]> [0x00400596]> dr rax = 0x00000064 rbx = 0x00000000 rcx = 0x7f77b0a21738 rdx = 0x7ffe35ff6948 r8 = 0x7f77b0a22da0 r9 = 0x7f77b0a22da0 r10 = 0x0000000f r11 = 0x00000002 r12 = 0x004004b0 r13 = 0x7ffe35ff6930 r14 = 0x00000000 r15 = 0x00000000 rsi = 0x7ffe35ff6938 rdi = 0x00000064 rsp = 0x7ffe35ff6838 rbp = 0x7ffe35ff6850 rip = 0x00400596 rflags = 0x00000202 orax = 0xffffffffffffffff [0x00400596]>
能够理解汇编是二进制分析的前提。汇编语言总是与二进制建立和预期运行的架构相关。一行源代码和汇编代码之间从来没有 1:1 的映射。通常，一行 C 源代码会产生多行汇编代码。所以，逐行读取汇编代码并不是最佳的选择。
这就是反编译器的作用。它们试图根据汇编指令重建可能的源代码。这与用于创建二进制的源代码绝不完全相同，它是基于汇编的源代码的近似表示。另外，要考虑到编译器进行的优化，它会生成不同的汇编代码以加快速度，减小二进制的大小等，会使反编译器的工作更加困难。另外，恶意软件作者经常故意混淆代码，让恶意软件的分析人员望而却步。
Radare2 通过插件提供反编译器。你可以安装任何 Radare2 支持的反编译器。使用 r2pm -l 命令可以查看当前插件。使用 r2pm install 命令来安装一个示例的反编译器 r2dec：
$ r2pm -l $ $ r2pm install r2dec Cloning into 'r2dec'... remote: Enumerating objects: 100, done. remote: Counting objects: 100% (100/100), done. remote: Compressing objects: 100% (97/97), done. remote: Total 100 (delta 18), reused 27 (delta 1), pack-reused 0 Receiving objects: 100% (100/100), 1.01 MiB | 1.31 MiB/s, done. Resolving deltas: 100% (18/18), done. Install Done For r2dec gmake: Entering directory '/root/.local/share/radare2/r2pm/git/r2dec/p' [CC] duktape/duktape.o [CC] duktape/duk_console.o [CC] core_pdd.o [CC] core_pdd.so gmake: Leaving directory '/root/.local/share/radare2/r2pm/git/r2dec/p' $ $ r2pm -l r2dec $
要反编译一个二进制文件，在 r2 中加载二进制文件并自动分析它。在本例中，使用 s sym.adder 命令移动到感兴趣的 adder 函数，然后使用 pdda 命令并排查看汇编和反编译后的源代码。阅读这个反编译后的源代码往往比逐行阅读汇编更容易：
$ r2 -A ./adder
[x] Analyze all flags starting with sym. and entry0 (aa)
[x] Analyze function calls (aac)
[x] Analyze len bytes of instructions for references (aar)
[x] Check for vtables
[x] Type matching analysis for all functions (aaft)
[x] Propagate noreturn information
[x] Use -AA or aaaa to perform additional experimental analysis.
-- What do you want to debug today?
[0x004004b0]>
[0x004004b0]> s sym.adder
[0x00400596]>
[0x00400596]> s
0x400596
[0x00400596]>
[0x00400596]> pdda
; assembly | /* r2dec pseudo code output */
| /* ./adder @ 0x400596 */
| #include <stdint.h>
|
; (fcn) sym.adder () | int32_t adder (int64_t arg1) {
| int64_t var_4h;
| rdi = arg1;
0x00400596 push rbp |
0x00400597 mov rbp, rsp |
0x0040059a mov dword [rbp - 4], edi | *((rbp - 4)) = edi;
0x0040059d mov eax, dword [rbp - 4] | eax = *((rbp - 4));
0x004005a0 add eax, 1 | eax++;
0x004005a3 pop rbp |
0x004005a4 ret | return eax;
| }
[0x00400596]>
随着你对 Radare2 的使用越来越熟悉，你会想改变它的配置，以适应你的工作方式。你可以使用 e 命令查看 r2 的默认配置。要设置一个特定的配置，在 e 命令后面添加 config = value：
[0x004005a5]> e | wc -l 593 [0x004005a5]> e | grep syntax asm.syntax = intel [0x004005a5]> [0x004005a5]> e asm.syntax = att [0x004005a5]> [0x004005a5]> e | grep syntax asm.syntax = att [0x004005a5]>
要使配置更改永久化，请将它们放在 r2 启动时读取的名为 .radare2rc 的启动文件中。这个文件通常在你的主目录下，如果没有，你可以创建一个。一些示例配置选项包括：
$ cat ~/.radare2rc e asm.syntax = att e scr.utf8 = true eco solarized e cmd.stack = true e stack.size = 256 $
你已经看到了足够多的 Radare2 功能，对这个工具有了一定的了解。因为 Radare2 遵循 Unix 哲学，即使你可以从它的主控台做各种事情，它也会在下面使用一套独立的二进制来完成它的任务。
探索下面列出的独立二进制文件，看看它们是如何工作的。例如，用 iI 命令在控制台看到的二进制信息也可以用 rabin2 <binary> 命令找到：
$ cd bin/ $ $ ls prefix r2agent r2pm rabin2 radiff2 ragg2 rarun2 rasm2 r2 r2-indent r2r radare2 rafind2 rahash2 rasign2 rax2 $
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