20145204《信息安全系统设计基础》第5周学习总结
20145204《信息安全系统设计基础》第5周学习总结
教材学习内容
x86寻址方式
- DOS时代的平坦模式，不区分用户空间和内核空间，很不安全
- 8086的分段模式
- IA32的带保护模式的平坦模式
机器级编程的两种抽象
-ISA（Instruction set architecture）。ISA简单来说就是指令集体系结构。定义了处理机状态，指令格式以及指令对状态的影响。
-机器级使用的存储器地址是虚拟地址。
机器代码中的处理机状态
- 程序计数器（PC）表示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。
- 整数寄存器文件。存储32位的值。存储程序状态或用来保存临时数据。
- 条件码寄存器
- 浮点寄存器
Gcc编译代码
1.产生汇编代码文件：gcc -01 -S xxx.c生成xxx.s文件
2.产生目标代码文件：gcc -01 -c xxx.c生成xxx.o文件
3.查看目标代码文件的内容：objdump -d xxx.o
不同数据汇编代码后缀
- movb（传送字节）
- movw(传送字)
- movl（传送双字）注意：汇编代码中后缀l可以表示4自己整数和8字节双精度浮点数。
操作数指示符寻址
- 立即数：$0xff.
- 寄存器中的内容：%eax(32位)，%ax(16位)，%al(4位)。
- 存储器：根据计算出来的地址访问存储器
学会多种寻址方式寻址。错误的寻址方式：1. 存储器间接寻址错误使用寄存器：movb $0xf,(%bl).2.二元操作如sub,mov中两个操作数不能同时是存储器位置 。
数据传送指令
- MOVS和MOVZ指令比较：MOVS符号位扩展，MOVZ零扩展（高位0填充）
- pushl数据压栈，popl数据出栈。采用先进后出的原则。栈顶地址小，栈底地址大。IA32栈向低地址方向增长。所以push指令减小栈指针。
- 4个整数操作指令
addl、subl、andl、xorl - 7个跳转指令（jXX）
jmp、jle、jl、je、jne、jge、jg - 有6个条件传送指令（cmovXX）
只有当条件码满足所需要的约束时，才会更新目的寄存器的值。
cmovle、cmovl、cmove、cmovne、cmovge、cmovg
桢栈结构
为单个过程分配的那部分栈称为栈帧(stack frame)。寄存器%ebp为帧指针,而寄存器%esp为栈指针。栈帧结构（栈用来传递参数、存储返回信息、保存寄存器，以及本地存储）
转移控制
支持过程调用和返回的指令：
指令 描述
-call Label 过程调用
-call *Operand 过程调用
-leave 为返回准备栈
-ret 从过程调用中返回
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。返回地址是在程序中紧跟在call后面的那条指令地址。
寄存器使用惯例
程序寄存器组是唯一能被所有过程共享的资源。虽然在给定时刻只能有一个过程是活动的，但是我们必须保证当一个过程(调用者)调用另一个过程(被调用者)时，被调用者不会覆盖某个调用者稍后会使用的寄存器的值。根据惯例，寄存器%eax、%edx和%ecx被划分为调用者保存寄存器。当过程P调用Q时，Q可以覆盖这些寄存器，而不会破任何P所需要的数据。另一方面，寄存器%ebx、%esi和%edi被划分为被调用者保存寄存器。这意味着Q必须在覆盖这些寄存器之前，先把它们保存到栈中，并在返回前恢复它们。
代码调试过程中的问题以及解决过程
- 编译代码
- gcc -s xxx.c得到汇编结果
删减汇编多出的辅助信息得到以下代码：
1 add:
2 pushl %ebp //保存现场，将父函数的栈底寄存器存入当前程序栈中
3 movl %esp, %ebp //构建当前函数堆栈
4 movl 8(%ebp), %eax //从父函数堆栈中取得参数，存入ax寄存器
5 addl $3, %eax //完成+3操作
6 popl %ebp //恢复原父函数堆栈
8 r_turn:
9 pushl %ebp //保存现场，将父函数的栈底寄存器存入当前程序栈中
10 movl %esp, %ebp //构建当前函数堆栈
11 pushl 8(%ebp) //
12 movl 8(%ebp), %eax
14 call add //调用add
15 addl $4,%esp
17 main:
18 pushl %ebp
19 movl %esp, %ebp
20 push $4
21 call r_turn
22 addl $4,%esp
23 addl $1, %eax //完成+1操作
- objdump -d xxx.o得到反汇编结果：
-gdb打印栈信息
刚开始yonggdb调试时直接使用bt命令结果是：NO stack
后来仔细查阅资料发现：bt是指当前函数调用栈的所有信息，所以在一个函数下设置断点后使用bt命令，结果如下：
教材中的问题
1.关于mol和leal指令，课本上说leal指令是用来计算地址的，所以他不改变条件码，那么mov和leal到底区别在哪？
lea eax,[eax+2*eax]的效果是eax = eax + eax * 2
mov edx [ebp+16]的效果是edx=(dword)(ebp+16).因此leal指令不改变条件码。
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 | 3500行 | 30篇 | 400小时 | |
| 第一周 | 100/100 | 1/1 | 20/20 | |
| 第二周 | 200/300 | 1/2 | 30/50 | |
| 第三周 | 100/400 | 1/3 | 28/78 | |
| 第四周 | 60/460 | 1/4 | 20/98 |
