Декодирование машинных команд в задаче абстрактной интерпретации бинарного кода

Программный инструментарий для работы с бинарным кодом востребован не только разработчиками: невозможно добиться достаточной безопасности современных программ без изучения свойств исполняемого кода. Базовым компонентом такого инструментария является декодер машинных команд. У разных процессорных архитектур реализации декодеров разнородны, результаты разбора команд несовместимы, а сопровождение затруднительно из-за повсеместной практики реализовывать декодеры в виде каскадов ветвлений. Дальнейший анализ бинарного кода (на уровне потоков данных и управления, символьная интерпретация и др.) оказывается непереносимым между различными процессорными архитектурами из-за ограничений и особенностей реализации декодеров. В статье предлагается подход к декодированию машинных команд, основанный на внешних спецификациях. Отличительной особенностью подхода является оригинальный способ представления декодированной команды в универсальном (т.е. не отличающемся от одной архитектуры к другой) виде. Декодирование осуществляется при помощи разработанной авторами абстрактной стековой машины. Несмотря на неизбежные накладные расходы, обусловленные большей универсальностью подхода, прототип реализации показывает скорость разбора лишь в 1,5-2,5 раза уступающую традиционным декодерам, с учетом времени разбора спецификации и формирования служебных структур данных. Предлагаемый подход к организации декодирования позволит в перспективе развернуть единый стек программных средств анализа бинарного кода, применимый к различным процессорным архитектурам. В статье обсуждаются вопросы дальнейшей трансляции декодированных команд в машинно-независимое промежуточное представление для анализа их операционной семантики и проведения абстрактной интерпретации. Приведены практически полезные примеры интерпретации: конкретная интерпретация для эмуляции бинарного кода и «направляющая» интерпретация, позволяющая увязать идею абстрактной интерпретации с задачей углубленного автоматического анализа отдельных путей в программе.