[系统安全7]x86反汇编速成班

x86反汇编速成

x86体系结构

3种硬件构成：

• 中央处理器：负责执行代码
• 内存（RAM）：负责存储所有的数据和代码
• 输入/输出系统（I/O）：为硬盘、键盘、显示器等设备提供接口

内存

一个程序的内存可以分为以下四个主要的节：

• 栈：栈用于函数的局部变量和参数，以及控制程序执行流。
• 堆：堆是为程序执行期间需要的动态内存准备的，用于创建（分配）新的值，以及消除（释放）不再需要的值。
• 代码：代码节包含了在执行程序任务时CPU所取得的指令。
• 数据：在程序初始加载时放到这里，程序运行时它们并不发生变化。

指令格式

一条指令由一个助记符，以及另个或多个操作数组成。

助记符	目标操作数	源操作数
mov	ecx	0x42

操作码和字节序

每条指令使用操作码告诉CPU程序要执行什么样的操作。反汇编将操作码翻译为人类易读的指令。

指令	mov ecx,	0x42
操作码	B9	42 00 00 00

用0x42000000表示值0x42，是因为x86架构使用小端字节序。数据的字节序是指在一个大数据项中，最高位（大端）还是最低位（小端）被排在第一位。

在大端字节序下，IP地址127.0.0.1会被表示为0x7F000001，而在（本地内存的）小端字节序下，表示为0x0100007F。

操作数

操作数说明指令要使用的数据。有以下三种类型：

• 立即数：一个固定的值，如0x42
• 寄存数：指向寄存器，如ecx
• 内存地址：所在的内存地址，一般由方括号内包含值，寄存器或方程式组成，如[eax]

寄存器

寄存器是可以被CPU使用的少量数据存储器，x86处理器中有一组寄存器，可以用于临时存储或者作为工作区。

• 通用寄存器
• 段寄存器
• 状态标志
• 指令指针

通用寄存器	段寄存器	标志寄存器	指令指针
EAX [AX, AH, AL]	CS	EFLAGS	EIP
EBX [BX, BH, BL]	SS
ECX [CX, CH, CL]	DS
EDX [DX, DH, DL]	ES
EBP [BP]	FS
ESP [SP]	GS
ESI [SI]

所有通用寄存器的大小都是32位，可以在汇编代码中以32位或16位引用。

有4个寄存器（EAX，EBX，ECX，EDX）还可以8位值的方式引用，从而使用其最低的8位，或次低的8位。例如AL指向EAX寄存器的最低8位，AH指向它的次底8位。

32bits	1010	1001	1101	1100	1000	0001	1111	0101
	A	9	D	C	8	1	F	5
					AX
					1000	0001	1111	0101
				AH			AL
				1000	0001		1111	0101
				8	1		F	5

通用寄存器

通用寄存器一般用于存储数据或内存地址，EAX通常存储了一个函数调用的返回值。

标志寄存器

EFLAGS寄存器是一个标志寄存器。执行期间，每一位表示要么是置位（值为1），要么是清除（值为0），并由这些值来控制CPU的运算，或者给出某些CPU的运算。重要的标志介绍如下：

• ZF 当一个运算的结果等于0时，ZF被置位，否则被清除。

• CF 当一个运算的结果相对于目标操作数太大或太小时，CF被置位。否则被清除。

• SF 当一个运算的结果为负数，SF被置位：若结果为正数，SF被清除。对算术运算，当运算结果的最高位值为1时，SF也会被置位。

• TF TF用于调式，当它被置位时，x86处理器每次只执行一条指令。

EIP，指令指针

EIP寄存器，又称为指令指针或程序计数器，保存了程序将要执行的下一条指令在内存中的地址。EIP的唯一作用就是告诉处理器接下来要做什么。

简单指令

mov 指令

指令	描述
mov eax, ebx	将EBX中的内容复制至EAX寄存器
mov eax,0x42	将立即数0x42复制至EAX寄存器
mov eax,[0x4037C4]	将内存地址0x4037C4的4个字节复制到EAX寄存器
mov eax,[ebx]	将EBX寄存器指向的内存地址处4个字节复制到EAX寄存器
mov eax,[ebx+esi*4]	将ebx+esi*4等式结果指向的内存地址处4个字节复制到EAX

lea指令

lea指令用来将一个内存地址赋值给目的操作数。

lea eax,[ebx+8] // 将EBX+8的值给EAX。

mov eax,[ebx+8] // 加载内存中地址为EBX+8处的数据。

mov和lea是等价指令，但是mov是将从内存中获得的值给eax，lea是将内存地址给eax。

算术运算

sub eax,0x10 // EAX寄存器值减去0x10
add eax,ebx  // 将EBX值加入EAX并将结果保存至EAX
inc edx      // EDX值递增1
dec ecx      // ECX值递减1
mul value    // 将eax乘上value，乘法的结果以64位形式分开保存在EDX和EAX中
             // EDX存储了高的32位，EAX存储低的32位

div value    // 与mul类似，但运算方向正好相反
shr // 右移
shl // 左移
ror和rol与移位指令类似，但移出的那一位会被填到另一端空出来的位上，即右循环移位（ror）会将最低位循环移到最高位；左循环（rol）则相反。

常用的逻辑和移位算术运算指令

指令	描述
xor eax,eax	将EAX寄存器清零
or eax,0x7575	对EAX值进行与0x7575的or操作
mov eax,0xA	将EAX寄存器左移两位，这两个指令将导致EAX = 0x28
shl eax,2	因为1010(0xA的二进制表示)左移两位后为101000(0x28)
mov bl,0xA	将BL寄存器循环移位移两位，这两条指令将导致BL=10000010，因为1010向右循环移位2位为10000010
ror bl,2

NOP指令

NOP什么事情也不做，当它出现时，直接执行下一条指令。nop指令实际上是xchg eax,eax的一个伪名字。不过EAX与它自身的交换等于什么事都没有做。OPCODE是0x90。

栈

后入先出的结构，用于对栈支持的寄存器包括ESP和EBP。

ESP是栈指针，包含了指向栈顶的内存地址。一些东西被压人或弹出堆栈时，这个寄存器的值相应改变。

EBP是栈基址寄存器，在一个函数中会保持不变，因此程序把它当成定位器，用来确定局部变量和参数的位置。

栈用于短期存储，经常用于保存局部变量、参数和返回地址。主要用途是管理函数调用之间的数据交换。

函数调用

1、call等于 push 参数，push当前指令地址（EIP寄存器中的内容）压入栈中。

2、分配栈中用于局部变量的空间，EBP（基址指针）也被压入栈中。

3、函数处理部分

4、调整ESP来释放局部变量的空间，恢复EBP。

5、通过调用ret指令返回，指令会从栈中弹出返回地址给EIP，程序会从原来调用的地方继续执行。

栈的布局

当数据被压入栈时，push eax，ESP会随之减小4。

当数据被取出时，pop ebx，ESP会增加4

pushad、pusha 将所有寄存器都压入栈中

popad、popa 从栈中弹出所有的寄存器

• pusha 将16位寄存器压入栈中
• pushad 将32位寄存器压入栈中

条件指令

• test 不会修改其使用的操作数，只设置标志位
• cmp 设置标志位

cmp dst,src   ZF  CF
 dst == src   1   0
 dst < src    0   1
 dst > src    0   0

分支指令

• jmp 无条件跳转指令

• 部分常见跳转指令

jz/jnz/je/jg/jge/ja/jae/jl/jle/jl/jle/jb/jbe/jo/js/jecxz

重复指令

重复指令是一组操作数据缓冲区的指令，常见的缓冲区操作指令：

movsx/cmpsx/stosx/scasx,其中x可以是b，w或者d。分别表示字节、字和双字

这些指令需要一个前缀，用于对长度超过1的数据做操作。movsb指令本身只会移动一个字节，而不使用ecx寄存器。

rep               // 循环终止条件 ECX=0
repe,repz         // 循环终止条件 ECX=0 , ZF = 0
repne,repnz       // 循环终止条件 ECX=0 ，ZF = 1

示例：

repe cmsb // EDI和ESI设为两段缓冲区的地址，ECX必须被设为缓冲区长度，当ECX=0或者缓冲区不一致的时候，停止比较
rep stosb //用于一个给定的值初始化一块缓冲区中的字节。EDI包含了缓冲区地址，AL则包含初始值。通常与xor eax,eax一起使用
rep movsb // 一般用于复制缓冲区中的字节，ESI需要被设为源缓冲区地址，EDI被设为目的缓冲区地址，ECX则必须为要复制的长度。会逐字节复制，直至ECX=0
rep scasb // 用于一段数据缓冲区中搜索一个字节，EDI需指向缓冲区地址，AL则包含要找的字节，ECX设为缓冲区长度。当ECX=0或找到该字节时，比较停止