001--初識匯編

我們在學習逆向開發(fā)之前,我們要了解一個基本的逆向原理.首先我們是逆向iOS系統(tǒng)上面的APP.那么我們知道,一個APP安裝在手機上面的可執(zhí)行文件本質(zhì)上是二進制文件.因為iPhone手機本質(zhì)上執(zhí)行的指令是二進制.是由手機上的CPU執(zhí)行的.所以逆向開發(fā)是建立在分析二進制上面.所以今天我們接下來的課程從非呈勐耍基礎的東西開始講解.

匯編語言的發(fā)展

機器語言

由0和1組成的機器指令.

• 加：0100 0000
• 減：0100 1000
• 乘：1111 0111 1110 0000
• 除：1111 0111 1111 0000

匯編語言(assembly language)

使用助記符代替機器語言
如:

• 加：INC EAX 通過編譯器 0100 0000
• 減：DEC EAX 通過編譯器 0100 1000
• 乘：MUL EAX 通過編譯器 1111 0111 1110 0000
• 除：DIV EAX 通過編譯器 1111 0111 1111 0000

高級語言（High-level programming language)

C\C++\Java\OC\Swift,更加接近人類的自然語言
比如C語言:

• 加：A+B 通過編譯器 0100 0000
• 減：A-B 通過編譯器 0100 1000
• 乘：A*B 通過編譯器 1111 0111 1110 0000
• 除：A/B 通過編譯器 1111 0111 1111 0000

我們的代碼在終端設備上是這樣的過程:

• 匯編語言與機器語言一一對應，每一條機器指令都有與之對應的匯編指令
• 匯編語言可以通過編譯得到機器語言台诗，機器語言可以通過反匯編得到匯編語言
• 高級語言可以通過編譯得到匯編語言 \ 機器語言完箩，但匯編語言\機器語言幾乎不可能還原成高級語言

匯編語言的特點

• 可以直接訪問、控制各種硬件設備拉队，比如存儲器弊知、CPU等，能最大限度地發(fā)揮硬件的功能

• 能夠不受編譯器的限制粱快，對生成的二進制代碼進行完全的控制

• 目標代碼簡短秩彤，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快

• 匯編指令是機器指令的助記符,同機器指令一一對應事哭。每一種CPU都有自己的機器指令集\匯編指令集漫雷，所以匯編語言不具備可移植性

• 知識點過多，開發(fā)者需要對CPU等硬件結構有所了解慷蠕，不易于編寫珊拼、調(diào)試、維護

• 不區(qū)分大小寫流炕，比如mov和MOV是一樣的

匯編的用途(哥么我學了能干啥?)

• 編寫驅(qū)動程序澎现、操作系統(tǒng)（比如Linux內(nèi)核的某些關鍵部分）
• 對性能要求極高的程序或者代碼片段仅胞，可與高級語言混合使用（內(nèi)聯(lián)匯編）
• 軟件安全
  • 病毒分析與防治
  • 逆向\加殼\脫殼\破解\外掛\免殺\加密解密\漏洞\黑客
• 理解整個計算機系統(tǒng)的最佳起點和最有效途徑
• 為編寫高效代碼打下基礎
• 弄清代碼的本質(zhì)
  • 函數(shù)的本質(zhì)究竟是什么?
  • ++a + ++a + ++a 底層如何執(zhí)行的?
  • 編譯器到底幫我們干了什么?
  • DEBUG模式和RELEASE模式有什么關鍵的地方被我們忽略
  • ......

最后來句裝13的話

越底層越單純!真正的程序員都需要了解的一門非常重要的語言,匯編!

匯編語言的種類

• 目前討論比較多的匯編語言有

  • 8086匯編（8086處理器是16bit的CPU）
  • Win32匯編
  • Win64匯編
  • ARM匯編（嵌入式乳幸、Mac拭嫁、iOS）
  • ......

• 我們iPhone里面用到的是ARM匯編,但是不同的設備也有差異.因CPU的架構不同.

幾個必要的常識

• 要想學好匯編,首先需要了解CPU等硬件結構
• APP/程序的執(zhí)行過程

• 硬件相關最為重要是CPU/內(nèi)存
• 在匯編中,大部分指令都是和CPU與內(nèi)存相關的

總線

• 每一個CPU芯片都有許多管腳逻淌，這些管腳和總線相連，CPU通過總線跟外部器件進行交互
• 總線：一根根導線的集合
• 總線的分類
  • 地址總線
  • 數(shù)據(jù)總線
  • 控制總線

舉個例子

來至書上的截圖

• 地址總線
  • 它的寬度決定了CPU的尋址能力
  • 8086的地址總線寬度是20材鹦，所以尋址能力是1M（ 2^20 ）

• 數(shù)據(jù)總線
  • 它的寬度決定了CPU的單次數(shù)據(jù)傳送量蔗喂，也就是數(shù)據(jù)傳送速度
  • 8086的數(shù)據(jù)總線寬度是16再姑，所以單次最大傳遞2個字節(jié)的數(shù)據(jù)
• 控制總線
  • 它的寬度決定了CPU對其他器件的控制能力胳岂、能有多少種控制

做個小練習

• 一個CPU 的尋址能力為8KB,那么它的地址總線的寬度為____
• 8080,8088,80286,80386 的地址總線寬度分別為16根,20根,24根,32根.那么他們的尋址能力分別為多少____KB, ____MB,____MB,____GB?
• 8080,8088,8086,80286,80386 的數(shù)據(jù)總線寬度分別為8根,8根,16根,16根,32根.那么它們一次可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為:____B,____B,____B,____B,____B,
• 從內(nèi)存中讀取1024字節(jié)的數(shù)據(jù),8086至少要讀____次,80386至少要讀取____次.

答案

練習

內(nèi)存

各類存儲區(qū)的邏輯連接

各類存儲器的邏輯連接-物理地址對應圖

各類存儲器的物理地址情況

• 內(nèi)存地址空間的大小受CPU地址總線寬度的限制编整。8086的地址總線寬度為20，可以定位2^20個不同的內(nèi)存單元（內(nèi)存地址范圍0x00000~0xFFFFF）乳丰，所以8086的內(nèi)存空間大小為1MB

• 0x00000~0x9FFFF：主存儲器掌测。可讀可寫

• 0xA0000~0xBFFFF：向顯存中寫入數(shù)據(jù)产园，這些數(shù)據(jù)會被顯卡輸出到顯示器汞斧。可讀可寫

• 0xC0000~0xFFFFF：存儲各種硬件\系統(tǒng)信息什燕。只讀

進制

學習進制的障礙

很多人學不好進制粘勒，原因是總以十進制為依托去考慮其他進制，需要運算的時候也總是先轉(zhuǎn)換成十進制屎即，這種學習方法是錯誤的.
我們?yōu)槭裁匆欢ㄒD(zhuǎn)換十進制呢庙睡？僅僅是因為我們對十進制最熟悉，所以才轉(zhuǎn)換.
每一種進制都是完美的,想學好進制首先要忘掉十進制剑勾，也要忘掉進制間的轉(zhuǎn)換埃撵！

進制的定義

• 八進制由8個符號組成:0 1 2 3 4 5 6 7 逢八進一
• 十進制由10個符號組成:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9逢十進一
• N進制就是由N個符號組成:逢N進一

做個練習

• 1 + 1 在____情況下等于 3 ?

.
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十進制由10個符號組成: 0 1 3 2 8 A B E S 7 逢十進一

如果這樣定義十進制: 1 + 1 = 3!就對了!

這樣的目的何在?
傳統(tǒng)我們定義的十進制和自定義的十進制不一樣.那么這10個符號如果我們不告訴別人這個符號表,別人是沒辦法拿到我們的具體數(shù)據(jù)的!用于加密!

十進制由十個符號組成,逢十進一,符號是可以自定義的!!

進制的運算

做個練習

• 八進制運算
  • 2 + 3 = __ , 2 * 3 = __ ,4 + 5 = __ ,4 * 5 = __.
  • 277 + 333 = __ , 276 * 54 = __ , 237 - 54 = __ , 234 / 4 = __ .

八進制加法表

 0  1  2  3  4  5  6  7 
10 11 12 13 14 15 16 17
20 21 22 23 24 25 26 27
...

1+1 = 2                     
1+2 = 3   2+2 = 4               
1+3 = 4   2+3 = 5   3+3 = 6
1+4 = 5   2+4 = 6   3+4 = 7   4+4 = 10  
1+5 = 6   2+5 = 7   3+5 = 10  4+5 = 11  5+5 = 12
1+6 = 7   2+6 = 10  3+6 = 11  4+6 = 12  5+6 = 13  6+6 = 14
1+7 = 10  2+7 = 11  3+7 = 12  4+7 = 13  5+7 = 14  6+7 = 15  7+7 = 16

八進制乘法表

0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27...
1*1 = 1                     
1*2 = 2   2*2 = 4               
1*3 = 3   2*3 = 6   3*3 = 11    
1*4 = 4   2*4 = 10  3*4 = 14  4*4 = 20
1*5 = 5   2*5 = 12  3*5 = 17  4*5 = 24  5*5 = 31
1*6 = 6   2*6 = 14  3*6 = 22  4*6 = 30  5*6 = 36  6*6 = 44
1*7 = 7   2*7 = 16  3*7 = 25  4*7 = 34  5*7 = 43  6*7 = 52  7*7 = 61

實戰(zhàn)四則運算

   277         236         276         234
+  333       -  54       *  54       /   4
--------    --------    --------    --------    

二進制的簡寫形式

       二進制: 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0
三個二進制一組: 101 110 111 100
       八進制:   5   6   7   4
四個二進制一組: 1011 1011 1100
     十六進制:    b    b    c

二進制：從0 寫到 1111
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
這種二進制使用起來太麻煩，改成更簡單一點的符號：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 這就是十六進制了

數(shù)據(jù)的寬度

數(shù)學上的數(shù)字虽另，是沒有大小限制的，可以無限的大饺谬。但在計算機中捂刺，由于受硬件的制約，數(shù)據(jù)都是有長度限制的（我們稱為數(shù)據(jù)寬度）募寨，超過最多寬度的數(shù)據(jù)會被丟棄族展。

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"

int test(){
    int cTemp = 0x1FFFFFFFF;
    return cTemp;
}

int main(int argc, char * argv[]) {
    printf("%x\n",test());
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

計算機中常見的數(shù)據(jù)寬度

• 位(Bit): 1個位就是1個二進制位.0或者1
• 字節(jié)(Byte): 1個字節(jié)由8個Bit組成(8位).內(nèi)存中的最小單元Byte.
• 字(Word): 1個字由2個字節(jié)組成(16位),這2個字節(jié)分別稱為高字節(jié)和低字節(jié).
• 雙字(Doubleword): 1個雙字由兩個字組成(32位)

那么計算機存儲數(shù)據(jù)它會分為有符號數(shù)和無符號數(shù).那么關于這個看圖就理解了!

無符號數(shù),直接換算!
有符號數(shù):
正數(shù):  0    1    2    3    4    5    6    7 
負數(shù):  F    E    D    B    C    A    9    8
      -1   -2   -3   -4   -5   -6   -7   -8

自定義進制符號

練習

• 現(xiàn)在有10進制數(shù) 10個符號分別是：2，9拔鹰，1仪缸，7，6列肢，5恰画，4宾茂， 8，3 , A 逢10進1 那么： 123 + 234 = ____

十進制:    0  1  2  3  4  5  6  7  8  9
自定義:    2  9  1  7  6  5  4  8  3  A
         92 99 91 97 96 95 94 98 93 9A
         12 19 11 17 16 15 14 18 13 1A
         72 79 71 77 76 75 74 78 73 7A
         62 69 61 67 66 65 64 68 63 6A
         52 59 51 57 56 55 54 58 53 5A
         42 49 41 47 46 45 44 48 43 4A
         82 89 81 87 86 85 84 88 83 8A
         32 39 31 37 36 35 34 38 33 3A
         922

那么剛才通過10進制運算可以轉(zhuǎn)化10進制然后查表!但是如果是其他進制.我們就不能轉(zhuǎn)換,要直接學會查表

• 現(xiàn)在有9進制數(shù) 9個符號分別是：2拴还，9跨晴，1，7片林，6端盆，5，4费封， 8焕妙，3 逢9進1 那么： 123 + 234 = ____

十進制:    0  1  2  3  4  5  6  7  8  
自定義:    2  9  1  7  6  5  4  8  3  
         92 99 91 97 96 95 94 98 93 
         12 19 11 17 16 15 14 18 13 
         72 79 71 77 76 75 74 78 73 
         62 69 61 67 66 65 64 68 63 
         52 59 51 57 56 55 54 58 53 
         42 49 41 47 46 45 44 48 43 
         82 89 81 87 86 85 84 88 83 
         32 39 31 37 36 35 34 38 33 
         922

寄存器

內(nèi)部部件之間由總線連接

• 對程序員來說，CPU中最主要部件是寄存器弓摘，可以通過改變寄存器的內(nèi)容來實現(xiàn)對CPU的控制
• 不同的CPU焚鹊，寄存器的個數(shù)、結構是不相同的

通用寄存器

• ARM64擁有有31個64位的通用寄存器 x0 到 x30,這些寄存器通常用來存放一般性的數(shù)據(jù)衣盾，稱為通用寄存器（有時也有特定用途）

  • 那么w0 到 w28 這些是32位的. 因為64位CPU可以兼容32位.所以可以只使用64位寄存器的低32位.

  • 比如 w0 就是 x0的低32位!

    
    

• 通常寺旺，CPU會先將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲到通用寄存器中，然后再對通用寄存器中的數(shù)據(jù)進行運算

• 假設內(nèi)存中有塊紅色內(nèi)存空間的值是3势决，現(xiàn)在想把它的值加1阻塑，并將結果存儲到藍色內(nèi)存空間

  
  
  • CPU首先會將紅色內(nèi)存空間的值放到X0寄存器中：mov X0,紅色內(nèi)存空間
  • 然后讓X0寄存器與1相加：add X0,1
  • 最后將值賦值給內(nèi)存空間：mov 藍色內(nèi)存空間,X0

pc寄存器(program counter)

• 為指令指針寄存器，它指示了CPU當前要讀取指令的地址
• 在內(nèi)存或者磁盤上果复，指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別陈莽，都是二進制信息
• CPU在工作的時候把有的信息看做指令，有的信息看做數(shù)據(jù)虽抄，為同樣的信息賦予了不同的意義
  • 比如 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
  • 可以當做數(shù)據(jù) 0xE003008AA
  • 也可以當做指令 mov x0, x8
• CPU根據(jù)什么將內(nèi)存中的信息看做指令走搁？
  • CPU將pc指向的內(nèi)存單元的內(nèi)容看做指令
  • 如果內(nèi)存中的某段內(nèi)容曾被CPU執(zhí)行過，那么它所在的內(nèi)存單元必然被pc指向過

bl指令

• CPU從何處執(zhí)行指令是由pc中的內(nèi)容決定的迈窟，我們可以通過改變pc的內(nèi)容來控制CPU執(zhí)行目標指令

• ARM64提供了一個mov指令（傳送指令）私植，可以用來修改大部分寄存器的值，比如

  • mov x0,#10车酣、mov x1,#20

• 但是曲稼，mov指令不能用于設置pc的值，ARM64沒有提供這樣的功能

• ARM64提供了另外的指令來修改PC的值湖员，這些指令統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移指令贫悄，最簡單的是bl指令

bl指令 -- 練習

現(xiàn)在有兩段代碼!假設程序先執(zhí)行A,請寫出指令執(zhí)行順序.最終寄存器x0的值是多少?

_A:
    mov x0,#0xa0
    mov x1,#0x00
    add x1, x0, #0x14
    mov x0,x1
    bl _B
    mov x0,#0x0
    ret

_B:
    add x0, x0, #0x10
    ret