4장 ARM 후킹

코드를 고치는 두 방법 쉽게

코드를 고치는 방법은 둘입니다. 명령을 같은 크기의 다른 명령으로 제자리에서 바꾸거나, 명령 하나를 점프로 바꿔 새 코드로 건너갔다 돌아오는 것(후킹)입니다. 슈퍼 패미콤에서 본 방법과 같습니다(슈퍼 패미콤 4장). 고스트 트릭 한글패치는 코드를 고치지 않았으므로, 이 장의 예는 3장에서 읽은 글꼴 고르기 함수를 직접 고쳐 보고 에뮬레이터로 확인한 것입니다.

DS에서 코드를 고치는 순서 쉽게

DS에서는 코드 한 줄을 고치는 데도 순서가 깁니다. ARM9 프로그램이 롬 안에서 압축되어 있기 때문입니다(1장).

1. 롬에서 ARM9 프로그램(arm9.bin)을 꺼내 BLZ 압축을 풉니다.
2. 풀린 프로그램에서 명령을 고칩니다.
3. 다시 BLZ로 압축합니다. 압축된 크기는 내용에 따라 조금 달라집니다.
4. 크기가 바뀌면 헤더 0x2C의 ARM9 크기와, 프로그램 안 모듈 매개변수의 「압축 끝 주소」를 고칩니다.
5. 롬의 ARM9 자리에 다시 넣고 헤더 CRC(0x15E)를 다시 계산합니다.

다시 넣을 때 롬에서 ARM9 뒤에 빈 곳이 있어야 합니다. 일본판은 ARM9 끝(0x84628) 바로 뒤에 모듈 매개변수 위치를 적은 12바이트 꼬리 블록(21 06 C0 DE …)이 있고, 0x84800의 오버레이 표까지 0x1CC바이트가 비어 있습니다. ARM9 프로그램이 커지면 꼬리 블록도 새 끝 뒤로 옮깁니다. 한글패치 v1.1·v1.2 롬은 다시 묶으면서 꼬리 블록 없이 오버레이 표를 0x84628에 바로 붙여 놓아 빈 곳이 없습니다(2장). 이 롬에서는 ARM9 프로그램이 8바이트만 커져도 오버레이 표를 덮어써서 게임이 켜지지 않았습니다. 그때는 오버레이 표를 롬 끝으로 옮기고 헤더 0x50을 고쳐야 합니다. 헤더 0x6C의 보안 영역 CRC는 롬 0x4000–0x7FFF를 덮는데, 압축 끝 주소(롬 0x4B9C)가 그 안에 있어서 이 값도 맞지 않게 됩니다. 이 실험에서는 고치지 않았고 desmume에서는 그대로 켜졌습니다. 실기에서는 확인하지 않았습니다.

제자리에서 한 명령 바꾸기 쉽게

글꼴 고르기 함수의 0x02012BB4 ldrlt r1, [r2, r1, lsl #3](81 11 92 B7)는 글꼴 번호에 해당하는 칸의 파일 이름을 꺼냅니다. 이것을 ldrlt r1, [r2, #8](08 10 92 B5)로 바꾸면 어떤 번호든 표의 둘째 칸, 곧 말풍선 폰트 이름을 꺼냅니다. 다시 압축하니 크기가 그대로였고, 롬에서 바뀐 바이트는 7개였습니다.

v1.2 롬에 넣어 첫 내레이션을 찍으면 글자가 모두 알아볼 수 없게 깨집니다. 번호는 대화창 폰트(0)인데 파일은 말풍선 폰트라, 16×24 2bpp로 읽어야 할 자리에 16×16 4bpp 데이터를 읽은 것으로 보입니다(5장). 화면이 바뀌었으므로, 게임이 이 함수가 고른 이름으로 폰트를 읽는다는 것도 알 수 있습니다.

BL로 건너가기 쉽게

후킹의 점프는 보통 bl입니다. ARM 상태의 bl은 맨 위 바이트가 EB이고, 아래 24비트에 목적지까지의 거리를 4바이트 단위로 적습니다. 거리는 BL 명령의 주소 + 8에서 셉니다(PC가 두 명령 앞서 있기 때문, 3장). 24비트에 부호가 있으니 앞뒤로 32MB까지 닿습니다. 메인 RAM이 4MB라 ARM9 프로그램 안 어디든 한 번에 갑니다.

훅 하나 만들기 쉽게

목표는 「글꼴 0번을 달라고 하면 1번을 주는」 훅입니다. 새 코드를 둘 자리가 먼저 필요합니다. 이 예에서는 글꼴 고르기 함수 자체를 같은 동작의 짧은 명령 9개로 다시 써서, 리터럴 풀 앞에 3워드(12바이트)를 비웠습니다.

02012BA0  cmp   r1, #3
02012BA4  movge r1, #4              ; 3 이상이면 「없음」
02012BA8  str   r1, [r0, #4]
02012BAC  ldrlt r2, [pc, #0x1C]     ; 리터럴 풀 0x02012BD0은 제자리
02012BB0  ldrlt r2, [r2, r1, lsl #3]
02012BB4  strlt r2, [r0, #0x14]
02012BB8  movlt r0, #1
02012BBC  movge r0, #0
02012BC0  bx    lr
02012BC4  movs  r1, r5              ; 훅: 덮어쓴 명령을 다시 실행
02012BC8  moveq r1, #1              ;      0이었으면 1로
02012BCC  bx    lr                  ;      돌아가기

그리고 함수를 부르는 두 곳에서 바로 앞의 mov r1, r5를 훅으로 가는 bl로 바꿉니다. 0x020125E4는 76 01 00 EB, 0x02012674는 52 01 00 EB입니다(위 계산기의 예시).

• 덮어쓴 명령 다시 실행: 훅의 첫 명령 movs r1, r5가 원래의 mov r1, r5를 대신합니다. s를 붙여 결과가 0인지 플래그에 남기므로, 다음 줄에서 따로 비교하지 않아도 됩니다.
• lr을 써도 되는지: bl은 lr을 덮어씁니다. 두 호출 지점이 든 함수는 이미 다른 함수를 부르고 pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc}로 끝나서, 들어올 때 lr을 스택에 저장해 둡니다. 그래서 여기서 lr을 덮어써도 돌아갈 주소는 잃지 않습니다.
• 플래그: 훅이 바꾼 플래그는 바로 다음 bl이 읽지 않고, 글꼴 함수가 cmp로 새로 정합니다.

다시 압축하니 ARM9 프로그램이 8바이트 커져서(0x80628 → 0x80630) 헤더 크기와 압축 끝 주소를 고쳤습니다. 빈 곳이 있는 일본판 롬으로 첫 내레이션을 찍으면 가나는 그대로 나오고 한자 자리만 깨집니다. 이번에는 번호도 1로 바뀌어 게임이 말풍선 폰트 형식으로 제대로 그리고, 말풍선 폰트에는 256자뿐이라 한자 번호가 넘치는 것으로 보입니다. 처음에 한 곳(0x020125E4)에만 훅을 걸었을 때는 화면이 그대로였습니다. 내레이션은 다른 한 곳(0x02012674)에서 부르기 때문입니다.

실제 패치에서 실제 패치에서

고스트 트릭: 다음 코드 패치를 위해

고스트 트릭 한글패치는 v1.1·v1.2 모두 코드를 고치지 않았고, v1.3은 오버레이 0의 바이트 몇 개를 제자리에서 바꿨을 뿐입니다(노트). 앞으로 코드를 더 넣는다면 롬은 ARM9 프로그램 뒤에 빈 곳이 없다는 점부터 챙겨야 합니다. 이 장의 실험은 그 문제를 피하려고 일본판 롬에서 했습니다. 실험한 롬은 시험용이고 배포하지 않습니다.

직접 해 보기 직접 해 보기

ndspy(pip install ndspy)와 툴킷의 CRC 함수로 일본판 롬에 위의 훅을 넣는 스크립트입니다. 고스트 트릭 일본판 주소 기준입니다.

import struct, ndspy.codeCompression as cc
from kr_patch.nds.rom import crc16

rom = bytearray(open('jp.nds', 'rb').read())
size = struct.unpack_from('<I', rom, 0x2C)[0]
code = bytearray(cc.decompress(rom[0x4000:0x4000 + size]))
words = {
    0x02012BA0: [0xE3510003, 0xA3A01004, 0xE5801004, 0xB59F201C, 0xB7922181,
                 0xB5802014, 0xB3A00001, 0xA3A00000, 0xE12FFF1E,
                 0xE1B01005, 0x03A01001, 0xE12FFF1E],
    0x020125E4: [0xEB000176],
    0x02012674: [0xEB000152],
}
for at, ws in words.items():
    for i, w in enumerate(ws):
        struct.pack_into('<I', code, at - 0x02000000 + 4 * i, w)
arm9 = bytearray(cc.compress(bytes(code), isArm9=True))
params = arm9.find(bytes.fromhex('2106c0de')) - 8      # 모듈 매개변수의 압축 끝 주소
struct.pack_into('<I', arm9, params, 0x02000000 + len(arm9))
tail = bytes(rom[0x4000 + size:0x4000 + size + 12])        # ARM9 뒤 꼬리 블록(21 06 C0 DE …)
assert 0x4000 + len(arm9) + 12 <= struct.unpack_from('<I', rom, 0x50)[0]  # 오버레이 표를 덮지 않게
rom[0x4000:0x4000 + len(arm9) + 12] = arm9 + tail
struct.pack_into('<I', rom, 0x2C, len(arm9))
struct.pack_into('<H', rom, 0x15E, crc16(rom[:0x15E]))
open('hook.nds', 'wb').write(rom)