20145301 《信息安全系统设计基础》第5周学习总结

教材学习内容总结

X86 寻址方式经历三代：
1 DOS时代的平坦模式，不区分用户空间和内核空间，很不安全
2 8086的分段模式
3 IA32的带保护模式的平坦模式
CPU包含一组8个存储32位值的寄存器存整数数据和指针：eax,ecx,edx,ebx,esi,edi,esp,ebp。大多数情况下前六个都用作通用寄存器，eax,ecx,edx的存储和恢复惯例不同于ebx,edi,esi（前三者为被调用者保存，后三者为调用者保存）。最后两个用于存储指针，由于在过处理中非常重要，分别指向栈帧的顶部和底部，必须保持。
编译：gcc -01 -o p p1.c，-01：表示使用第一级优化。通常提高优化级别会使最终程序运行得更快，但是编译时间可能会变长，用调试工具对代码进行调试会更困难。（实际中，第二级优化-02被认为是较好的选择）
两种抽象：
- 指令集结构ISA：是机器级程序的格式和行为，定义了处理器状态、指令的格式，以及每条指令对状态的影响。
- 机器级程序使用的存储器地址是虚拟地址，看上去是一个非常大的字节数组，实际上是将多个硬件存储器和操作系统软件组合起来。
ATT与Intel：Intel省略了指示大小的后缀、寄存器前面的%、用不同的方式来描述存储器中的位置。
一些通常对C语言程序员隐藏的机器代码在IA32中是可见的：
程序计数器（在IA32中，通常称为“PC”，用%eip表示）指示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。
整数寄存器：包含8个命名的位置，分别存储32位的数值，这些寄存器可以存储地址（对应C语言的指针）或整数数据，有的寄存器被用来记录某些重要的程序状态，其他的寄存器用来保存临时数据，例如过程的局部变量和函数的返回值。
条码寄存器：保存着最近执行的算术或逻辑指令的状态信息，他们用来实现控制或数据流中的条件变化。
浮点寄存器：一组浮点寄存器存放浮点数据
栈帧结构：机器用栈来传递过程参数、存储返回信息、保存寄存器用于以后恢复，以及本地存储。为单个过程分配的那部分栈称为栈帧。最顶端的栈帧以两个指针界定，寄存器%ebp为帧指针，寄存器%esp为栈指针。
- 汇编代码：
  pushl %ebp 将寄存器%ebp的内容压入程序栈 movl %esp,%ebp 得到新栈低，将当前栈顶赋予栈低 popl %ebp过程调用结束，恢复旧栈低 ret 子程序的返回指令
二进制文件可以用od命令查看，也可以用gdb的x命令查看。有些输出内容过多，可以使用more或less命令结合管道查看，也可以使用输出重定向来查看。
od code.o | more od code.o > code.txt
gcc -S xxx.c -o xxx.s 获得汇编代码，也可以用objdump -d xxx 反汇编
64位机器上想要得到32代码：gcc -m32 -S xxx.c
二进制文件可以用od 命令查看，也可以用gdb的x命令查看。有些输出内容过多
当一个源文件生成了'.o'的目标二进制文件后，无法直接查看。
数据传送指令有三个变种:movb(传送字节)movw(传送字)movl(传送双字)
寄存器:

esi edi可以用来操纵数组

esp ebp用来操纵栈帧

对于寄存器，特别是通用寄存器中的eax,ebx,ecx,edx,要理解32位的eax,16位的ax,8位的ah,al都是独立的
操作数的三种类型：立即数、寄存器、存储器

立即数：即常数值

寄存器：表示某个寄存器内容

存储器：根据计算出来的地址（通常称有效地址）访问某个存储器位置
leal指令：从存储器读取数据到寄存器，是将有效地址写入到目的操作数（不改变任何条件码）
CMP：与sub指令相似，但只设置条件码二不改变目的寄存器的值
TEST：与AND指令相似，但只设置条件码二不改变目的寄存器的值
jmp是无条件跳转，可以是直接，也可以是间接跳转；条件跳转只能是直接跳转
栈帧结构：机器用栈来传递过程参数、存储返回信息、保存寄存器用于以后恢复，以及本地存储
为单个过程分配的那部分栈称为栈帧，寄存器%ebp为帧指针，%esp为栈指针
call指令：将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处，返回地址是在程序中紧跟在call后面的那条指令的地址
ret指令从栈中弹出地址，并跳转到这个位置寄存器%eax、%edx、%ecx被划分为调用者保存寄存器，寄存器%ebx、%esi、%edi被划分为被调用者保存寄存器
call指令：call指令有一个目标，即指明被调用过程起始的指令地址； call指令的效果是将返回地址入栈。并跳转到被调用过程的起始处。
ret指令：ret指从栈中弹出地址，并跳转到这个位置；ret指令返回到call指令后的那条指令。
leave指令：leave指令可以使栈做好返回的准备，leave指令的使用在返回前，既重置了栈指针，也重置了帧指针
使用GDB的堆栈跟踪功能(GDB中有很多针对调用堆栈的命令，都需要一个目标栈帧，例如打印局部变量值的命令)

1.在栈帧之间切换

frame args 将当前栈帧设置为args（编号或Address）指定的栈帧，并打印该栈帧的简要信息。

up n 向上回退n个栈帧（更外层），n默认为1.

down n 向下前进n个栈帧（更内层），n默认为1.

2.打印栈帧信息（不移动栈帧）

frame 打印当前栈帧的简要信息。

info frame 打印当前栈帧的详细信息。

info frame args 打印指定栈帧的详细信息。

info args 打印函数参数信息。

info locals 打印当前可访问的局部变量的信息。

3.打印调用堆栈

backtrace 打印全部栈帧的简要信息，按Ctrl-c可终止打印。

backtrace n 打印最内层的n个栈帧的简要信息。

backtrace -n 打印最外层的n个栈帧的简要信息。

backtrace full 打印全部栈帧的详细信息。

backtrace full n 打印最内层的n个栈帧的详细信息。

backtrace full -n 打印最外层的n个栈帧的详细信息。

教材学习中的问题和解决过程

3.2 练习中关于改变push $0xff的指令后缀，请教同学后明白对于栈操作都是双字操作，所以不管是pop还是push都应该使用pushl和popl

实验过程中发现gcc -s 对于错误描述的很详细，我们根据描述即可发现问题。

纠错后：

课后作业中的问题和解决过程

main.c：

main.s:

main.o:

反汇编：

删去“.”开头的编译指令并注释：

本周代码托管截图

代码链接

其他（感悟、思考等，可选）

这周的学习内容涉及许多汇编的知识，需要我们对汇编的相关知识进行再回顾与复习，加深巩固了对于汇编的理解。并且结合实验内容，从中体会到自己动手与眼高手低的区别，当时对汇编知识的一知半解，可能更多的原因在于并没有亲自动手去进行操作，希望通过这次的学习能够把汇编知识真正学好。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	4000行	24篇	400小时
第一周	150/150	1/1	15/15	对Linux有了初步的认识
第二周	200/350	1/2	20/35	vim的使用
第三周	250/600	1/4	20/55	各种信息的表示方法
第五周	250/850	1/5	25/80	汇编与反汇编