2019-2020-1 20175316 《信息安全系统设计基础》第3周学习总结

教材学习内容总结

X86 寻址方式经历了一下三代：

DOS时代的平坦模式，不区分用户空间和内核空间，很不安全。
8060的分段模式
IA32的带保护模式的平坦模式

程序编程：

gcc -01 -o p p1.c

1.-01 表示使用第一级优化。优化的级别与编译时间和最终产生代码的形式都有关系，一般认为第二级优化-02 是较好的选择。

2.-o 表示将p1.c编译后的可执行文件命名为p

代码示例

long mult2(long,long);
void multstore(long x, long y, long *dest) {
  long t = mult2(x, y);
  *dest = t;
}

在命令行上使用-S选项，就能看到C语言编译器产生的汇编代码：

# gcc -Og -S mstore.c

这会使GCC运行编译器，产生一个汇编文件mstore.c，但是不做其他进一步的工作。汇编代码文件包含各种声明，包括下面几行：

multstore:

        pushq   %rbx

        movq    %rdx, %rbx

        call    mult2

        movq    %rax, (%rbx)

        popq    %rbx

        ret

上面的代码中每个缩进去的行都对应于一条机器指令。比如pushq指令表示应该将寄存器%rbx的内容压入程序栈中。这种代码中已经除去了所有关于局部变量名或数据类型的信息。

如果我们使用-c命令行选项来编译并汇编该代码：

# gcc -Og -c mstore.c

# ll

total 637312

……

-rw-r--r--  1 root root      1368 Aug  7 14:59 mstore.o

……

这就会产生目标代码文件mstore.o，它是二进制格式的，所以无法直接查看。1368字节的文件mstore.o中有一段14字节的序列，它的十六进制表示为：

53 48 89 d3 e8 00 00 00 00 48 89 03 5b c3

这就是上面列出的汇编指令对应的目标代表。从中可以得到一个信息，即机器执行的程序只是一个字节序列，它是对一系列指令的编码。机器对产生这些指令的源代码几乎一无所知。

要查看机器代码文件的内容，有一类称为反汇编器的程序非常有用。这些程序根据机器代码产生一种类似于汇编代码的格式。在Linux系统中，带'-d'命令行标志的程序OBJDUMP（表示“object dump”）可以充当这个角色：

# objdump -d mstore.o 

mstore.o:     file format elf64-x86-64

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <multstore>:

   0:   53                      push   %rbx

   1:   48 89 d3                mov    %rdx,%rbx

   4:   e8 00 00 00 00          callq  9 <multstore+0x9>

   9:   48 89 03                mov    %rax,(%rbx)

   c:   5b                      pop    %rbx

   d:   c3                      retq

机器级编程的两种抽象

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。

执行汇编命令：gcc –s xxx.c –o xxx.s
反汇编命令：objdump –d xxx 
64位处理器得到32代码的命令：gcc –m32 –s xxx.c

访问信息

1.三种操作数：立即数、寄存器、存储器

2.数据传送指令：

栈的特点

a、 遵循“后进先出”的原则
b、 push压栈，pop出栈
c、 栈顶：总是从这端插入和删除元素
d、 栈顶元素的地址是最低的
e、 栈指针%esp保存着栈顶元素的地址

1.数据传送示例：

局部变量通常保存在寄存器中；
寄存器访问比存储器访问要快的多。

算术和逻辑操作

1.四组操作：

加载有效地址：将有效地址写入目的操作数，目的操作数必须是寄存器。
一元操作：只有一个操作数，可以是寄存器也可是存储器位置。
二元操作：源操作数是第一个，可以是立即数、寄存器、存储器；目的操作数是第二个，可以是寄存器、存储器；两个不能同时为存储器。

1.特殊的算术操作

控制

2.条件码

CF:进位标志 
ZF:零标志
SF:符号标志
OF:溢出标志

1.循环结构的三种形式：

do-while：先执行循环体语句，再执行判断，循环体至少执行一次。
while： 把循环改成do-while的样子，然后用goto翻译 
for： 把循环改成do-while的样子，然后用goto翻译

过程

1.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。
2.转移控制：call指令、ret指令、leave指令
3.寄存器使用惯例：

%eax,%edx,%ecx 调用者保存寄存器 
%ebx,%esi,%edi 被调用者保存寄存器 
%ebp,%esp 保持寄存器

教材学习中的问题和解决过程

问题1：程序的可移植性问题。

问题1解决方案：在假期学习C的过程中也碰见过这个问题，但是只是了解了一下，前两天又碰见了这个名词，在这次看书的过程中又看见了这个词，感觉很重要就深入的学习了一下。

问题2：汇编语言的不熟悉，不会用
问题2解决方案：多加联系

上周考试错题总结

无

其他（感悟、思考等，可选）

这两周学习了一个全新的概念，汇编语言的使用，我感觉自己的学习还不够努力，比如一些基本命令movl等不了解什么意思，需要多加背诵并练习。

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）
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60