OLLVM是一款是由瑞士西北科技大学开发的一套开源的针对LLVM的代码混淆工具，旨在加强逆向的难度，整个项目包含数个独立功能的LLVM Pass，每个Pass会对应实现一种特定的混淆方式，通过这些Pass可以改变源程序的CFG和源程序的结构：

LLVM与OLLVM最大的区别在于混淆Pass的不同，混淆Pass作用于LLVM的IR中间语言，通过Pass混淆IR，最后后端依据IR生成的目标语言也会得到相应的混淆。得益于LLVM的三段式结构，即前端对代码进行语法分析词法分析形成AST并转换为中间IR语言，一系列优化Pass对IR中间语言进行优化操作，或混淆，或分析，或改变IR的操作码等等。最终在后端解释为相应平台的机器码。

OLLVM的三大功能

1. Instructions Substitution(指令替换)：随机选择一种功能上等效但更复杂的指令序列替换标准二元运算符，编译选项：-mllvm -sub
   • 实现，以a = b + c为例：
     1. a = b - (-c)

        %0 = load i32* %a, align 4
        %1 = load i32* %b, align 4
        %2 = sub i32 0, %1
        %3 = sub nsw i32 %0, %2
        

     2. a = -(-b + (-c))

        %0 = load i32* %a, align 4
        %1 = load i32* %b, align 4
        %2 = sub i32 0, %0
        %3 = sub i32 0, %1
        %4 = add i32 %2, %3
        %5 = sub nsw i32 0, %4
        

     3. r = rand (); a = b + r; a = a + c; a = a - r

        %0 = load i32* %a, align 4
        %1 = load i32* %b, align 4
        %2 = add i32 %0, 1107414009
        %3 = add i32 %2, %1
        %4 = sub nsw i32 %3, 1107414009
        

     4. r = rand (); a = b - r; a = a + b; a = a + r

        %0 = load i32* %a, align 4
        %1 = load i32* %b, align 4
        %2 = sub i32 %0, 1108523271
        %3 = add i32 %2, %1
        %4 = add nsw i32 %3, 1108523271
        

2. Bogus Control Flow(混淆控制流)：在当前基本块之前添加基本块来修改函数调用图，编译选项：-mllvm -bcf

   • 实现：以下述代码为例：

     #include <stdlib.h>
     int main(int argc, char** argv) {
       int a = atoi(argv[1]);
       if(a == 0)
         return 1;
       else
         return 10;
       return 0;
     }
     

     对应的LLVM IR：
     
     经过混淆控制流后：
     

3. Control Flow Flattening(控制流平展)：将控制流展平，比如if...else变为switch..case..

   • 实现，依旧是以下述代码为例：

     #include <stdlib.h>
     int main(int argc, char** argv) {
       int a = atoi(argv[1]);
       if(a == 0)
         return 1;
       else
         return 10;
       return 0;
     }
     

     对应的控制流图为：
     
     控制流平展会将代码变为类似于下面这种：

     #include <stdlib.h>
     int main(int argc, char** argv) {
       int a = atoi(argv[1]);
       int b = 0;
       while(1) {
         switch(b) {
           case 0:
             if(a == 0)
               b = 1;
             else
               b = 2;
             break;
           case 1:
             return 1;
           case 2:
             return 10;
           default:
             break;
         }
       }
       return 0;
     }
     

     对应的控制流图为：