Rust开发Wasm初试，以及Wasm数据段加密的探索
本文介绍了使用Rust和WebAssembly进行前端代码逻辑保护的实践。作者选择Rust开发Wasm项目，通过wasm-pack等工具构建，并演示了字符串处理函数。针对Wasm逆向中数据段暴露敏感信息的问题，提出了编译期常量加密和依赖路径脱敏两种方案，使用过程宏和Python脚本实现，提升了代码安全性。
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起-技术选型
最近因为工作需要，开始研究前端代码逻辑的保护，进而了解到WebAssembly（Wasm），这种基于栈式虚拟机的二进制指令格式不仅在效率上比js更胜一筹，其类似汇编的低层级指令风格也使其更难被逆向，于是开始进一步尝试。
了解到主流的开发语言为C/C++、Rust以及Go。我们的场景不希望Wasm大小占用太多带宽，于是首先排除带GC的Go；而基于社区生态等因素考量，最后选择了Rust来进行这次尝试。
关于教程，我推荐这篇电子书：Rust 🦀 和 WebAssembly 🕸
承-上手实战
首先使用Rust进行开发离不开构建环境，包括编译器rustc以及包管理器cargo，这些必要组件都可以通过rustup安装管理。而对于Wasm开发而言，如果想要更好地与js集成，有几个工具十分推荐：
- wasm-pack：除了能构建Wasm，还能自动生成js胶水文件，可以通过
cargo install wasm-pack来安装 - binaryen：一个Wasm工具集，包含了wasm-opt等优化工具，可以通过Github获取
我们可以使用现有的代码模板来快速创建Wasm项目。首先确保已经安装了cargo-generate（可以通过cargo install cargo-generate进行编译安装），然后通过以下命令来创建项目：
cargo generate --git https://github.com/rustwasm/wasm-pack-template根据提示输入项目名称后，便可以进入项目文件夹进行下一步开发了。这里我们创建了一个叫simple-signer的项目来演示，简单地将传入的内容与SECRET拼接后，把每个字节与0x1f进行异或，再用base64进行编码返回：
mod utils;
use wasm_bindgen::prelude::*;use base64::prelude::*;
#[wasm_bindgen]extern "C" { // 从外部ABI导入 #[wasm_bindgen(js_namespace = console)] // 绑定到js运行时的console.log函数 fn log(s: &str);}
const SECRET: &str = "1a2B3c4D5e6F7g8H";const XOR: u8 = 0x1f;
#[wasm_bindgen] // 将声明的函数暴露到Wasm中，供外部调用pub fn add_str_and_xor(content: &str) -> String { let final_content = format!("{}{}", content, SECRET); log(&format!("content to xor: {}", final_content)); // 调用console.log函数打印 let xor_content = final_content.as_bytes() .iter() .map(|c| c ^ XOR) .collect::<Vec<u8>>(); BASE64_STANDARD.encode(&xor_content)}接着，我们使用以下命令将源码编译成Wasm：
wasm-pack build -t web编译完成后会在项目根目录下生成一个pkg文件夹，里面包含了编译后的Wasm文件以及js胶水文件、ts声明文件等，可以直接作为一个npm包安装。
这里我们用vite创建了一个前端项目，并将前面编译后的文件复制到新项目中，使用以下代码进行初始化后即可使用add_str_and_xor函数
import init, { add_str_and_xor } from "./simple_signer/simple_signer";import wasmUrl from "./simple_signer/simple_signer_bg.wasm?url";
init({ module_or_path: wasmUrl,}).then(() => { // 加载完成后，就可以调用add_str_and_xor函数了});这是完成后的demo效果，在每次输入之后都触发一次add_str_and_xor函数，并将结果更新到下方的Result框中。可以看到，每次输入时会在控制台中输出拼接后的文本，如此我们便实现了js和Wasm的相互调用。
转-数据段脱敏/加密
如果对上面编译出来的Wasm文件进行反汇编，我们就能看到Wasm的结构（wat格式，这里不详述），一般如果往下翻到最底会看到一些以data开头的数据段，程序中所有的常量都储存在这些数据段中，在Wasm逆向工程中，通常可以从数据段获取不少信息，如下例：
(data (;0;) (i32.const 1048576) "~\5c.cargo\5cregistry\5csrc\5crsproxy.cn-0dccff568467c15b\5cwasm-bindgen-0.2.100\5csrc\5cconvert\5cslices.rs\00\00\10\00\5c\00\00\00$\01\00\00\0e\00\00\00\00\00\00\00\04\00\00\00\04\00\00\00\03\00\00\00~\5c.rustup\5ctoolchains\5cstable-x86_64-pc-windows-msvc\5clib/rustlib/src/rust\5clibrary/core/src/iter/traits/iterator.rs|\00FromUtf8Errorbyteserror~\5c.cargo\5cregistry\5csrc\5crsproxy.cn-0dccff568467c15b\5cbase64-0.22.1\5csrc\5cencode.rs\83\01\10\00M~\5c.cargo\5cregistry\5csrc\5crsproxy.cn-0dccff568467c15b\5cbase64-0.22.1\5csrc\5cengine\5cmod.rs\00\00I\02\10\00Q\00\00\00y\00\00\00\12\00\00\00I\02\10\00Q\00\00\00{\00\00\00\1b\00\00\00Invalid UTF8I\02\10\00Q\00\00\00\7f\00\00\00$\00\00\001a2B3c4D5e6F7g8H\d8\02\10\00\10\00\00\00\01\00\00\00\00\00\00\00\01\00\00\00\00\00\00\00content to xor: \00\03\10\00\10\00\00\00\01\00\01ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/\ff\ff\ff\ff>\ff\ff\ff?456789:;<=\ff\1f !\22#$%&'()*+,-./0123\00\00\00Some~\5c.cargo\5cregistry\5csrc\5crsproxy.cn-0dccff568467c15b\5cbase64-0.22.1\5csrc\5cencode.rs\00\00\00\e8\04\10\00M\00\00\00\8a\00\00\00\09\00\00\00~\5c.cargo\5cregistry\5csrc\5crsproxy.cn-0dccff568467c15b\5cbase64-0.22.1\5csrc\5cengine\5cgeneral_purpose\5cmod.rs\d4\09\10\00\14\00\00\00+\02\00\00\11\00\00\00alloc/src/string.rs\00\f8\09\10\00\13\00\00\00\ea\01\00\00\17")(data (;1;) (i32.const 1051172) "\01\00\00\00!\00\00\00a formatting trait implementation returned an error when the underlying stream did notalloc/src/fmt.rs\00\00\82\0a\10\00\10\00\00\00\88\02\00\00\0e\00\00\00\f8\09\10\00\13\00\00\00\8d\05\00\00\1b\00\00\00)\00\00\00\01\00\00\00\00\00\00\00[index out of bounds: the len is but the index is \00\c1\0a\10\00 \00\00\00\e1\0a\10\00\12\00\00\00: \00\00\01\00\00\00\00\00\00\00\04\0b\10\00\02\00\00\00\00\00\00\00\0c\00\00\00\04\00\00\00$\00\00\00%\00\00\00&\00\00\00 { , {\0a,\0a} }((\0a,\0a]0x00010203040506070809101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899\01\01")(data (;2;) (i32.const 1051859) "\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\02\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\03\04\04\04\04\04")(data (;3;) (i32.const 1051921) "range start index out of range for slice of length \00\00\00\11\0d\10\00\12\00\00\00#\0d\10\00\22\00\00\00range end index X\0d\10\00\10\00\00\00#\0d\10\00\22\00\00\00slice index starts at but ends at \00x\0d\10\00\16\00\00\00\8e\0d\10\00\0d")(data (;4;) (i32.const 1052100) "\0b")在这些数据段中我们可以检索到项目源码中的一些字符串字面量，如用于打印拼接后字符串的模板content to xor:，以及我们的SECRET：1a2B3c4D5e6F7g8H。并且还可以检索出项目使用的依赖关键字，如wasm-bindgen、base64等。前者是我们代码功能所需的数据；而后者更多是用于rust panic机制（类似于抛异常），和程序主要功能无关。
由于我们的目的是保护代码逻辑，加大逆向难度，而这些内容会使得攻击者更容易从中分析，所以我们可以分为两个方面来解决这个问题：
- 对敏感的常量数据进行编译期加密
- 尝试移除panic机制，或者对这部分常量数据进行脱敏
常量数据编译期加密
对于常量数据，一个思路是先进行加密后再硬编码到代码内，但是这样我们每次需要更改secret的值时都需要手动加密之后再更改代码，显得不那么优雅。我们可以考虑将secret的值另存为单独的文件/config/secret.txt，然后利用rust的过程宏来完成编译期导入，类似以下语法：
// rust标准库提供了include_str宏，下面这一行代码在编译完成后就会被替换成指定文件中的文本const SECRET: &str = include_str!("../config/secret.txt"); // 等同于：const SECRET: &str = "1a2B3c4D5e6F7g8H";
// 受此启发，我们可以尝试开发一个类似的宏，并额外进行加密操作const SECRET_ENC: &str = include_str_and_xor!("../config/secret.txt", 0x15); // 表示将对应路径文件作为文本导入，并将每个字节与0x15这个值进行异或由于rust的限制，过程宏需要放在单独的库中。我们在项目根目录下新建一个crates文件夹，然后在该文件夹下运行以下命令创建新项目
cargo new xor_enc --lib之后在新项目的Cargo.toml文件中添加以下内容，以声明该项目是一个过程宏项目
[lib]proc-macro = true现在我们的项目结构应该是这样的：
simple-signer│├─ Cargo.toml│├─ config/│ └─ secret.txt│├─ crates/│ └─ xor_enc/│ ├─ Cargo.toml│ └─ src/│ └─ lib.rs│├─ src/│ └─ lib.rs然后我们为xor_enc项目添加一些依赖，以帮助我们更好地编写过程宏：
cargo add quote syn紧接着便可以编写宏的逻辑，rust的过程宏是个高级特性，需要对rust的编译过程和语法树结构有一定了解，这里我用AI帮我写了一段：
use proc_macro::TokenStream;use quote::quote;use syn::{parse_macro_input, LitStr, Expr, Lit, parse::Parse};use std::{fs, path::PathBuf, env};
struct MacroInput { file_path: LitStr, key: u8,}
impl Parse for MacroInput { fn parse(input: syn::parse::ParseStream) -> syn::Result<Self> { let file_path = input.parse::<LitStr>()?; input.parse::<syn::Token![,]>()?; let key_expr = input.parse::<Expr>()?;
let key = match key_expr { Expr::Lit(expr_lit) => match expr_lit.lit { Lit::Int(lit_int) => lit_int.base10_parse::<u8>()?, _ => return Err(syn::Error::new_spanned(expr_lit, "Key must be an integer")), }, _ => return Err(syn::Error::new_spanned(key_expr, "Key must be a literal")), };
Ok(MacroInput { file_path, key }) }}
#[proc_macro]pub fn include_str_and_xor(input: TokenStream) -> TokenStream { let MacroInput { file_path, key } = parse_macro_input!(input as MacroInput);
// 构建完整文件路径 let manifest_dir = env::var("CARGO_MANIFEST_DIR").expect("CARGO_MANIFEST_DIR not set"); let mut path = PathBuf::from(manifest_dir); path.push(file_path.value());
// 读取文件内容 let content = fs::read_to_string(&path) .unwrap_or_else(|_| panic!("Failed to read file: {:?}", path));
// 执行异或加密 let encrypted: Vec<u8> = content.bytes() .map(|b| b ^ key) .collect();
// 转换为字符串（如果无效 UTF-8 会 panic） let encrypted_str = String::from_utf8(encrypted) .expect("XOR result contains invalid UTF-8");
// 生成字符串字面量 let expanded = quote! { #encrypted_str };
expanded.into()}接着回到主项目，修改以下文件，以使用我们创建的过程宏
# ...省略其他内容[dependencies]wasm-bindgen = "0.2.84"base64 = "0.22.1"xor_enc = { path = "./crates/xor_enc" } # 导入本地crate包mod utils;
use wasm_bindgen::prelude::*;use base64::prelude::*;use xor_enc::include_str_and_xor;
#[wasm_bindgen]extern "C" { #[wasm_bindgen(js_namespace = console)] fn log(s: &str);}
const SECRET_ENC: &str = include_str_and_xor!("config/secret.txt", 0x15); // 编译期用0x15进行异或加密const XOR: u8 = 0x1f;
#[wasm_bindgen]pub fn add_str_and_xor(content: &str) -> String { let secret: Vec<u8> = SECRET_ENC.as_bytes().iter() .map(|b| *b ^ 0x15).collect(); // 运行时用0x15再异或一次进行解密 let final_content = format!("{}{}", content, String::from_utf8(secret).unwrap()); log(&format!("content to xor: {}", final_content)); let xor_content = final_content.as_bytes() .iter() .map(|c| c ^ XOR) .collect::<Vec<u8>>(); BASE64_STANDARD.encode(&xor_content)}至此，我们完成了常量数据的加密，再次编译成Wasm，再去搜索secret明文1a2B3c4D5e6F7g8H，便搜索不到了。实际应用中，可以用AES等加密算法来替换异或操作，使其更加安全。
移除依赖名等敏感字符串
首先我尝试了不少方式，均无法移除数据段中的依赖路径信息，那么我们只能从别的层面下手，比如在编译完成后将Wasm中的路径信息进行脱敏（不能直接移除，因为Wasm使用常量是通过下标索引来获取数据段的特定数据来实现）。通过观察可以发现带有依赖名称的字符串格式均为Cargo路径\.cargo\registry\镜像路径\依赖名称-版本\源码路径\源码.rs，如此甚好，这种特征足以使用正则表达式来匹配，于是我编写了一个python脚本，将匹配到的内容都替换为x：
import reimport sys
def wasm_desensitize(input_file): """ 替换 .wasm 文件中所有类似 `.cargo\...\xxxxx.rs` 的字符串为 `x` 字符序列 以保护使用的依赖和版本信息 """ # 读取二进制内容 with open(input_file, 'rb') as f: data = bytearray(f.read()) # 备份原文件 with open(input_file + '.old', 'wb') as f: f.write(data) print(f"已备份原文件至: {input_file}.old")
# 定义匹配规则（UTF-8 编码的 .rs 路径） pattern = re.compile( rb'(\.cargo[\w\-\.\\/]+\.rs)', # 匹配路径格式 flags=re.IGNORECASE )
# 查找所有匹配项 matches = list(pattern.finditer(data)) if not matches: print("未找到 .rs 路径") return
# 替换匹配项为 x 字符（保持长度不变） print(f"找到 {len(matches)} 处 .rs 路径，开始替换...") for match in matches: start, end = match.span() original = data[start:end] replaced = original.copy() # 检查每一个字符，将字母和数字替换为 x for i in range(len(replaced) - 2): if replaced[i:i+1].isalnum(): replaced[i:i+1] = b'x' data[start:end] = replaced
# 打印替换信息 print(f"\n替换位置 [{start}-{end}]:") print(f"{original.decode(errors='replace')} =>") print(replaced.decode(errors='replace'))
# 写入原文件 with open(input_file, 'wb') as f: f.write(data) print(f"处理完成，已覆盖原文件: {input_file}")
if __name__ == '__main__': if len(sys.argv) != 2: print("用法: python replace_wasm_strings.py 输入文件.wasm") print("输入文件会被备份为.old后缀，而源文件会被替换为修改后的文件") sys.exit(1)
wasm_desensitize(sys.argv[1])执行时可以看到替换了哪些字符：
替换位置 [25120-25210]:.cargo\registry\src\rsproxy.cn-0dccff568467c15b\wasm-bindgen-0.2.100\src\convert\slices.rs =>.xxxxx\xxxxxxxx\xxx\xxxxxxx.xx-xxxxxxxxxxxxxxxx\xxxx-xxxxxxx-x.x.xxx\xxx\xxxxxxx\xxxxxx.rs
替换位置 [25507-25582]:.cargo\registry\src\rsproxy.cn-0dccff568467c15b\base64-0.22.1\src\encode.rs =>.xxxxx\xxxxxxxx\xxx\xxxxxxx.xx-xxxxxxxxxxxxxxxx\xxxxxx-x.xx.x\xxx\xxxxxx.rs
替换位置 [25705-25784]:.cargo\registry\src\rsproxy.cn-0dccff568467c15b\base64-0.22.1\src\engine\mod.rs =>.xxxxx\xxxxxxxx\xxx\xxxxxxx.xx-xxxxxxxxxxxxxxxx\xxxxxx-x.xx.x\xxx\xxxxxx\xxx.rs
替换位置 [26376-26451]:.cargo\registry\src\rsproxy.cn-0dccff568467c15b\base64-0.22.1\src\encode.rs =>.xxxxx\xxxxxxxx\xxx\xxxxxxx.xx-xxxxxxxxxxxxxxxx\xxxxxx-x.xx.x\xxx\xxxxxx.rs至此，我们完成了依赖名称的脱敏。使用以上两种手段之后，大大提高了Wasm的逆向难度。