UE4引擎逆向分析：FName系统与GName加密算法实现

前言

本文基于UE4.27.2源码，详细分析虚幻引擎中的FName名称管理系统，并实现一个独立的GName加密算法。FName系统是UE4中高效的名称管理机制，用于快速查找和处理名称字符串。

一、FName系统核心结构分析

1.1 FName基本调用流程

// 获取对象名称的基本调用链
FString GetName() const {
    return GetFName().ToString();
}

FName GetFName() const {
    return NamePrivate;
}

1.2 关键数据结构

FName结构

class CORE_API FName {
public:
    FORCEINLINE FNameEntryId GetDisplayIndex() const {
        const FNameEntryId Index = GetDisplayIndexFast();
        checkName(IsWithinBounds(Index));
        return Index;
    }
    
    FORCEINLINE FNameEntryId GetDisplayIndexFast() const {
        #if WITH_CASE_PRESERVING_NAME
        return DisplayIndex;
        #else
        return ComparisonIndex;
        #endif
    }
};

FNameEntryId结构

struct FNameEntryId {
    FNameEntryId() : Value(0) {}
    
    uint32 ToUnstableInt() const {
        return Value;
    }
    
private:
    uint32 Value;
};

FNameEntryHandle结构

struct FNameEntryHandle {
    uint32 Block = 0;
    uint32 Offset = 0;
    
    FNameEntryHandle(uint32 InBlock, uint32 InOffset) 
        : Block(InBlock), Offset(InOffset) {}
        
    FNameEntryHandle(FNameEntryId Id)
        : Block(Id.ToUnstableInt() >> FNameBlockOffsetBits),
          Offset(Id.ToUnstableInt() & (FNameBlockOffsets - 1)) {}
};

1.3 FNamePool系统

static FNamePool& GetNamePool() {
    if (bNamePoolInitialized) {
        return *(FNamePool*)NamePoolData;
    }
    
    FNamePool* Singleton = new (NamePoolData) FNamePool;
    bNamePoolInitialized = true;
    return *Singleton;
}

FNamePool关键方法

class FNamePool {
public:
    FNameEntry& Resolve(FNameEntryHandle Handle) const {
        return Entries.Resolve(Handle);
    }
    
private:
    FNameEntryAllocator Entries;
    // 其他成员...
};

FNameEntryAllocator解析

class FNameEntryAllocator {
public:
    enum { Stride = alignof(FNameEntry) };
    enum { BlockSizeBytes = Stride * FNameBlockOffsets };
    
    FNameEntry& Resolve(FNameEntryHandle Handle) const {
        return *reinterpret_cast<FNameEntry*>(
            Blocks[Handle.Block] + Stride * Handle.Offset);
    }
};

1.4 FNameEntry结构

struct FNameEntry {
private:
    #if WITH_CASE_PRESERVING_NAME
    FNameEntryId ComparisonId;
    #endif
    
    FNameEntryHeader Header;
    union {
        ANSICHAR AnsiName[NAME_SIZE];
        WIDECHAR WideName[NAME_SIZE];
    };
};

二、GName加密算法逆向分析

2.1 关键加密点分析

加密算法核心位于FNameEntryHandle的构造过程中：

FNameEntryHandle(FNameEntryId Id)
    : Block(Id.ToUnstableInt() >> 16),
      Offset(Id.ToUnstableInt() & ((1 << 16) - 1)) {}

2.2 加密算法还原

完整解析流程：

FNameEntry& Resolve(FNameEntryHandle Handle) const {
    return *reinterpret_cast<FNameEntry*>(
        Blocks[ID >> 16] + 2 * (ID & ((1 << 16) - 1)));
}

2.3 定位GName/FNamePool

在IDA中定位FNamePool的步骤：

1. 搜索字符串"ByteProperty"
2. 定位到FNamePool::FNamePool()构造函数
3. 查找交叉引用找到GetNamePool()函数
4. 计算偏移量：程序偏移 = 地址 - 基地址(0x140000000)

三、反调试绕过方法

游戏常见的反调试检测：

FindWindow("WinDbgFrameClass", NULL);
FindWindow("OLLYDBG", NULL);

绕过方法：

1. 在IDA中找到相关函数
2. 将函数体替换为直接返回(ret)
3. 应用修改

四、GName加密算法实现

4.1 核心数据结构实现

FString实现

class FString : public std::string {
public:
    using std::string::string;
    
    int32_t Len() const {
        return static_cast<int32_t>(this->length());
    }
};

FNameEntry实现

class FNameEntry {
public:
    static FString EncryptName(const FString& InName);
    static FString DecryptName(const FString& InName);
};

4.2 加密/解密算法实现

FString FNameEntry::EncryptName(const FString& InName) {
    FString EncryptedName = InName;
    for (int32_t i = 0; i < InName.Len(); ++i) {
        EncryptedName[i] = InName[i] + 1;
    }
    return EncryptedName;
}

FString FNameEntry::DecryptName(const FString& InName) {
    FString DecryptedName = InName;
    for (int32_t i = 0; i < InName.Len(); ++i) {
        DecryptedName[i] = InName[i] - 1;
    }
    return DecryptedName;
}

4.3 完整示例代码

#include <iostream>
#include "FName.h"

int main() {
    FString OriginalName = "ExampleName";
    FName Name(OriginalName);
    
    FString EncryptedName = FNameEntry::EncryptName(Name.ToString());
    FString DecryptedName = FNameEntry::DecryptName(EncryptedName);
    
    std::cout << "Original Name: " << OriginalName << std::endl;
    std::cout << "Encrypted Name: " << EncryptedName << std::endl;
    std::cout << "Decrypted Name: " << DecryptedName << std::endl;
    
    return 0;
}

五、关键点总结

1. FName系统结构：理解FName、FNameEntry、FNamePool之间的关系
2. 加密算法核心：掌握FNameEntryHandle的构造和解析过程
3. 内存布局：了解UE4对象的内存布局和偏移计算
4. 反调试绕过：识别常见反调试技术并实现绕过
5. 算法实现：能够独立实现名称加密/解密功能

六、扩展应用

1. Dump SDK：基于此技术可以实现完整的SDK导出工具
2. 游戏安全：应用于反作弊系统和游戏数据保护
3. 引擎扩展：作为理解UE4引擎内部机制的切入点

通过本教程，开发者可以深入理解UE4的名称管理系统，并掌握相关的逆向分析和加密算法实现技术。