2017-2018-1 20155324 《信息安全系统设计基础》第5周学习总结

信息安全的核心思维方式“逆向”在这有很好很直接的体现，反汇编就是直接的逆向工程。

反汇编(Disassembly)：把目标代码转为汇编代码的过程，也可以说是把机器语言转换为汇编语言代码、低级转高级的意思，常用于软件破解（例如找到它是如何注册的，从而解出它的注册码或者编写注册机）、外挂技术、病毒分析、逆向工程、软件汉化等领域。学习和理解反汇编语言对软件调试、漏洞分析、OS的内核原理及理解高级语言代码都有相当大的帮助，在此过程中我们可以领悟到软件作者的编程思想。总之一句话：软件一切神秘的运行机制全在反汇编代码里面。

通常，编写程序是利用高级语言如C，C++，Delphi等高级语言进行编程的，然后再经过编译程序生成可以被计算机系统直接执行的文件（机器语言）。反汇编即是指将这些执行文件反编译还原成汇编语言或其他语言。但通常反编译出来的程序与原程序会存在些许不同，虽然执行效果相同，但程序代码会发生很大的变化，要读懂反汇编需要有扎实的高级语言编写功底和汇编功底。

X86 寻址方式：

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

ISA的定义

指令集体系结构（ISA）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。大多数ISA包括IA32和x84-64，将程序的行为描述成好像每条指令是按顺序执行的。

汇编命令与反汇编命令

用gcc -S xxx.c -o xxx.s获得汇编代码，用gcc -c code.c产生目标文件code.o（二进制文件，无法直接查看），用objdump -d xxx.o反汇编可以查看目标代码文件内容。

汇编代码（函数前两条和后两条汇编代码，所有函数都有，建立函数调用栈帧）：

前两条：

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

后两条：

popl %ebp           过程调用结束，恢复旧栈低
ret                 子程序的返回指令
64位机器上想要得到32代码：gcc -m32 -S xxx.c

gcc -S 产生的汇编中可以把以”.“开始的语句都删除了再阅读。

查看二进制文件

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，我们可以使用 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

不同数据的汇编代码后缀

Linux和Windows的汇编格式区别

1 Intel代码省略了指示大小的后缀。
2 Intel代码省略了寄存器名字前面的'%'符号。
3 Intel代码用不同的方式来描述寄存器中位置。
4 在带有多个操作数的指令情况下，列出操作数的顺序相反。

ATT是GCC、OBJDUMP和其它一些我们使用的工具的默认格式。Microsoft的工具、以及来自Intel的文档，其汇编代码都是Intel格式的。使用gcc -S -masm=intel code.c可以使GCC产生Intel格式的代码。
寄存器

esi edi可以用来操纵数组，esp ebp用来操纵栈帧。32位的eax,16位的ax,8位的ah,al都是独立的。

寻址方式

操作数三种类型

立即数，即常数值
寄存器，表示某个寄存器的内容
存储器，根据计算出来的地址（有效地址）访问某个存储器位置。

有效地址

计算方式Imm(Eb,Ei,s) = Imm + R[Eb] + R[Ei]*s
MOV

相当于C语言的赋值“=”，不能从内存地址直接MOV到另一个内存地址，要用寄存器中转一下。

MOV类中的指令将源操作数的值复制到目的操作数中，源操作数指定的值是一个立即数，存储在寄存器或存储器中，目的操作数指定一个位置，要么是一个寄存器，要么是一个存储器地址。

push与pop

先进后出：push将数据压入栈中，pop弹出，弹出的永远是最近被压入的。用数组实现栈，进行操作的一端为栈顶。栈向下增长，栈顶元素的地址是所有栈中元素地址中最低的。栈指针%esp保存栈顶元素的地址。

源操作数、目的操作数应为字操作数。

指针

C语言中“指针”其实就是地址。

局部变量

局部变量通常是保存在寄存器中。因为，寄存器访问比存储器访问要快得多。

算术和逻辑运算

1、一元操作：只有一个操作数，既是源又是目的，可以是一个寄存器，或者存储器位置。

2、二元操作：第一个操作数可以是立即数、寄存器或者存储器位置；第二个操作数既是源也是又是目的，可以是寄存器或者存储器位置，但是不能同时是存储器位置。

操作的顺序：第二个操作数 操作符 第一个操作数

3、移位操作：先给出移位量，第二项给出要移位的数值。

源操作数（移位量）：立即数或者放在单字节寄存器元素%cl中。目的操作数：一个寄存器或是一个存储器位置。

使用disassemble指令获取汇编代码（因为之前执行的命令中有-m32，所以此处显示的是32位汇编代码）

用i r指令查看各寄存器的值

可见此时主函数的栈基址为0xffffd058，用x 0xffffd058指令查看内存地址中的值：

因此，目前%esp所指堆栈内容为0，%ebp所指内容也为0

使用display /i $pc（结合display命令和寄存器/pc内部变量）指令进行设置

依次如下指令调试汇编代码，并查看%esp、%ebp和堆栈内容：

1、使用si指令单步跟踪一条机器指令
2、使用i r指令查看各寄存器的值（在这里要看%eip、%eax、%esp和%ebp）
3、使用x/na %esp对应的值指令查看堆栈变化
之后一直重复执行上述三步，直至结束

有条件跳转的条件看状态寄存器（教材上叫条件码寄存器）注意leal不改变条件码寄存器。

1、分支（if/switch）

C语言if-else 语句：

if（test-expr）
    then-statement
else
    else-statement

（注：test-expr    整数表达式[假/真]）

汇编实现形式：

t = test-expr;
if (!t)
    goto false;
then-statement
goto done;
false: 
    else-statement
done:

2、循环(while, for)

C语言do-while循环：

do
    body-statement
    while(test-expr);

汇编实现形式：

loop：
    body-statement
    t = test-expr;
    if(t)
        goto loop;

while循环、for循环均需转换成do-while形式在转换

gdb调试分析汇总表

指令	%eip	%ebp	%esp	%eax	堆栈
push $0x13	0x80483f9	0xffffd058	0xffffd058	0xf7fbadbc	0x00000000
call 0x80483e6	0x80483fb	0xffffd058	0xffffd054	0xf7fbadbc	0x13 0x0
push %ebp	0x80483e6	0xffffd058	0xffffd050	0xf7fbadbc	0x8048400 0x13 0x0
mov %esp,%ebp	0x80483e7	0xffffd058	0xffffd04c	0xf7fbadbc	0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
pushl 0x8(%ebp)	0x80483e9	0xffffd04c	0xffffd04c	0xf7fbadbc	0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
call 0x80483db	0x80483ec	0xffffd04c	0xffffd048	0xf7fbadbc	0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
push %ebp	0x80483db	0xffffd04c	0xffffd044	0xf7fbadbc	0x80483f1 0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
mov %esp,%ebp	0x80483dc	0xffffd04c	0xffffd040	0xf7fbadbc	0xffffd04c 0x80483f1 0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
mov 0x8(%ebp),%eax	0x80483de	0xffffd040	0xffffd040	0xf7fbadbc	0xffffd04c 0x80483f1 0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
add $0x13,%eax	0x80483e1	0xffffd040	0xffffd040	0x13	0xffffd04c 0x80483f1 0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
pop %ebp	0x80483e4	0xffffd040	0xffffd040	0x26	0xffffd04c 0x80483f1 0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
ret	0x80483e5	0xffffd04c	0xffffd044	0x26	0x80483f1 0x13 0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
add	$0x4,%esp	0x80483f1	0xffffd04c	0xffffd048	0x26
leave	0x80483f4	0xffffd04c	0xffffd04c	0x26	0xffffd058 0x8048400 0x13 0x0
ret	0x80483f5	0xffffd058	0xffffd050	0x26	0x8048400 0x13 0x0
add	$0x4,%esp	0x8048400	0xffffd058	0xffffd054	0x26
add	$0x13,%eax	0x8048403	0xffffd058	0xffffd058	0x26
leave	0x8048406	0xffffd058	0xffffd058	0x39
ret	0x8048407	0x0	0xffffd05c	0x39

教材学习中的问题和解决过程

问题：区分MOV，MOVS，MOVZ

解决方案：

1.MOV相当于C语言的赋值”=“

2.MOVS将作了符号扩展的字节传送到字

3.MOVZ将作了零扩展的字节传送到字

代码托管

其他（感悟、思考等，可选）

通过本周的学习，C语言代码的汇编和反汇编、C语言代码和汇编代码的转换以及加强阅读汇编代码的能力提高上。

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程估计方法

计划学习时间:XX小时
实际学习时间:XX小时
改进情况：

(有空多看看现代软件工程课件
软件工程师能力自我评价表)