20135210程涵——信息安全系统设计基础第五周学习总结

 

第五周（10.05-10.11）:

学习计时：共14小时

读书：3

代码：3

作业：2

博客：4

一、学习目标
1. 理解逆向的概念以及
2. 掌握X86汇编基础，能够阅读（反）汇编代码
3. 了解ISA（指令集体系结构）
4. 理解函数调用栈帧的概念，并能用GDB进行调试

二、学习资源

1. 教材：第三章《程序的机器级表示》，详细学习指导见这：重点是3.7，3.11

2. 课程资料：https://www.shiyanlou.com/courses/413   实验四，课程邀请码：W7FQKW4Y

3. 教材中代码运行、思考一下，读代码的学习方法见这。

三、学习方法

1.  进度很重要：必须跟上每周的进度，阅读，练习，问答，项目。我会认真对待每一位同学，请你不要因为困难半途而废。

2. 问答很重要：遇到知识难点请多多提问，这是你的权利更是您对自己负责的义务。问答到博客园讨论小组：http://group.cnblogs.com/103791/
3. 实践很重要：解决书中习题，实践书中实例，完成每周项目，才算真的消化了这本好书。通过实验楼环境或自己安装的虚拟机在实践中进行学习
4. 实验报告很重要：详细记录你完成项目任务的思路，获得老师点评和帮助自己复习。学习完成后在博客园中（http://www.cnblogs.com/）把学习过程通过博客发表，博客标题“学号-信息安全系统设计基础第五周学习总结”

 

四、学习任务

1. 阅读教材，完成课后练习（书中有参考答案）

   3.1-3.7中练习,重点：3.1,3.3,3.5,3.6,3.9,3.14,3.15,3.16,3.22,3.23,3.27,3.29,3.30,3.33,3.34

2. 考核：练习题把数据变换一下

3. 实验：需要动手的到实验楼中练习一下

4. 深化、实践题目，额外加分

 

五、后续学习预告（可选）：
第四章《处理器体系结构》

六、学习过程

（提示：此处由学生填写，学习过程，学习笔记，代码编译，运行结果，思考等）

 

 

 

 3.2程序编码

 

一、机器级代码

 

对于机器级编程来说，两种抽象尤为重要。

 

  • 指令集体系结构ISA
  • 存储器系统

 

  1. ISA：机器级程序的格式和行为，定义为指令集体系机构，它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，提供的存储器模型看上去是一个非常大的字符数组
  1. PC：程序计数器。在IA32中，用%eip表示，指示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。
  2. 程序存储器：包含程序的可执行机器代码，操作系统需要的一些信息，用来管理过程调用和返回的运行时栈，以及用户分配的存储器块。

 

二、代码示例

 

书第107页的代码如下：

int accum = 0;

int sum(int x, int y)
{
    int t = x + y;
    accum += t;
    return t;
}

 

反汇编器查看目标代码文件的内容。

objdump -d xxx.xx

　　

 

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

 

在读取地址时要注意是不是小端法，小端法的正确读法是与自然方向相反，比如109页第六行中后四个字节18 a0 04 08的正确顺序其实是08 04 a0 18，去掉最高位的0后即为0x804a018

 

三、关于格式的注解

 

所有以“.”开头的行都是指导汇编器和链接器的命令。我们通常可以忽略这行。

为了更清楚地说明汇编代码，有一种格式来表示汇编代码。 忽略了大部分指令，但包括行号和解释性说明。

以下是带解释的汇编代码：

 

Linux和windows的汇编格式的区别：

  • Intel代码省略了指示大小的后缀，即'l'
  • Intel代码省略了寄存器名字前面的‘%’符号，用的是esp,而不是%esp
  • Intel代码用不同的方式来描述存储器中位置

在带有多个操作数的指令情况下，列出操作数的顺序相反

（当带选项-S和-O1运行gcc时，会产生xxx.s文件，其中带有'.'开头的行是指导汇编器和链接器的命令）

 

 

3.3 数据格式

C语言数据类型在IA32中的大小：

 

大多数常用数据类型都是以双字形式存储的。

 

如图，大多数GCC生成的汇编代码指令都有一个字符后缀，表明操作数的大小。

浮点数使用的是一组完全不同的指令和寄存器。

 

3.4 访问信息

 

一、操作数指示符

  1. 操作数格式

操作数的三种类型：

  1. 立即数（常数值）
  2. 寄存器（某个寄存器的内容）
  3. 存储器（根据计算出来的地址访问某个存储器位置）

 

有效地址的计算方式 Imm(Eb,Ei,s) = Imm + R[Eb] + R[Ei]*s

 

寻址方式和操作数格式：

 

 

二、数据传送指令

将数据从一个位置复制到另一个位置的指令。

 

 

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，因此需要两个指令。

  • 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。

 

 

3.5 算术和逻辑操作

 

按目的操作数分类：

 

1.加载有效地址

实际是将有效地址写入目的操作数，目的操作数必须是寄存器。

  • 指令形式：从存储器读取数据到寄存器。
  • 实际：将有效地址写入到目的操作数，而目的操作数必须是寄存器；并不真实引用存储器。

 

2.一元操作

操作数既是源又是目的。可以是寄存器也可以是存储器。

 

3.二元操作

第二个操作数既是源又是目的。但两个操作数不能同时是存储器。

 

4.移位操作

位移量是一个立即数或放在单字节寄存器%cl中。移位操作的目的操作数可以是一个寄存器或是一个存储器位置。

 

SAL 算术左移

SHL 逻辑左移

SAR 算术右移（补符号位）

SHR 逻辑右移（补0

 

控制中最核心的是跳转语句：

有条件跳转（实现if,switch,while,for）

无条件跳转jmp(实现goto)

 

 特殊的算术操作

 

3.6 控制

 

一、条件码寄存器

  • 描述了最近的算术或逻辑操作的属性，可以检测这些寄存器来执行条件分支指令
  • 常用条件码：CF ZF SF OF

leal不改变任何条件码（CMP指令根据他们的两个操作数之差来设置条件码。除了至设置条件码而不更新目标寄存器之外。CMP与SUB相同）

 

二、访问条件码

1．根据条件码的某个组合，将一个字节设置为0或1。SET指令根据t=a-b的结果设置条件码

2．可以条件跳转到程序的某个其他部分

3．可以有条件的传送数据

 

三、跳转指令（导致执行切换到程序中一个全新的位置，跳转的目的地通常用一个标号指明）

无条件跳转：JMP 可以是直接跳转也可以是间接跳转（写法是*后面加操作数指示符）

有条件跳转：根据条件码的某个组合，或者跳转或者继续执行下一条指令

  1. 条件分支——if-else结构：在两个分支语句中选择执行一个，汇编实现通过goto，就是汇编器为两个分支产生各自的代码块，它会插入条件和无条件分支，以保证能执行正确的代码块。
  2. 循环结构——do-while、while、for：用条件测试和跳转组合实现循环的效果。大多数汇编器根据do-while形式来产生循环代码，其他的循环会首先转换成do-while形式，然后再编译成机器代码。
  3. switch语句：根据一个整数索引值进行多重分支。通过使用跳转表这种数据结构实现更加高效。跳转表是一个数组，表项i是一个代码段的地址，这个代码段实现当开关索引值为i时程序该做的。此时跳转可以用goto/jmp

 

 

 

3.7 过程

包括将数据和控制从代码的一部分传递到另一部分，需要在进入时为过程的局部变量分配空间并在退出时释放空间，这通过程序栈实现。

IA32通过程序栈来实现过程调用。

 

栈的作用：传递过程参数、存储返回信息、保存寄存器、本地存储

栈帧：为单个过程分配的那部分栈

结构：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。程序执行时，栈指针可以移动，大多数信息的访问都是相对于帧指针的。

 

 

栈向低地址方向增长

 

 

二、转移控制

  1. call指令

有一个目标，即指明被调用过程起始的指令地址，效果是将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处。

  1. ret指令

从栈中弹出地址，并跳转到这个位置，使用这个指令栈指针要指向call指令存储返回地址的位置。

 

 

 

七、遇到的问题及解决

（提示：此处由学生填写，是重要的得分点，要写出遇到的问题和解决方案以及对出现问题的思考）

 不能因为困难而半途而废呀……上周的学习出现了问题，因此测验成绩很低。学习的内容一旦多了，就会想要得过且过。

经过测验，重新反思了自己的学习习惯问题。以后会继续脚踏实地。

不过老师这次的书本阅读量好大，写博客就写了四个小时……前六节的基础很重要因此不能不看，第七节最重要，因此重点理解。

课后习题因为有参考答案所以并没有大问题，有在学习过程中遇到一些琐碎的问题，询问了同学和百度知道，都有不同程度地解决。

 

最后，还是希望老师可以减轻作业量……今天我的生日也全埋在教室里写作业了……

 

PS 闫佳鑫同学很强大，有少许内容借鉴她的博客。

 

 

八、其他

（提示：此处由学生填写，灵感，领悟等）

 

posted @ 2015-10-11 17:03  ClareOhno  阅读(266)  评论(1)  编辑  收藏  举报