001--初識(shí)匯編

我們?cè)趯W(xué)習(xí)逆向開(kāi)發(fā)之前,我們要了解一個(gè)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(gè)APP安裝在手機(jī)上面的可執(zhí)行文件本質(zhì)上是二進(jìn)制文件.因?yàn)閕Phone手機(jī)本質(zhì)上執(zhí)行的指令是二進(jìn)制.是由手機(jī)上的CPU執(zhí)行的.所以逆向開(kāi)發(fā)是建立在分析二進(jìn)制上面.所以今天我們接下來(lái)的課程從非匙Σ玻基礎(chǔ)的東西開(kāi)始講解.

匯編語(yǔ)言的發(fā)展

機(jī)器語(yǔ)言

由0和1組成的機(jī)器指令.

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

匯編語(yǔ)言(assembly language)

使用助記符代替機(jī)器語(yǔ)言
如:

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

高級(jí)語(yǔ)言（High-level programming language)

C\C++\Java\OC\Swift,更加接近人類的自然語(yǔ)言
比如C語(yǔ)言:

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

我們的代碼在終端設(shè)備上是這樣的過(guò)程:

[圖片上傳失敗...(image-4a9638-1526442897772)]

• 匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言一一對(duì)應(yīng)，每一條機(jī)器指令都有與之對(duì)應(yīng)的匯編指令
• 匯編語(yǔ)言可以通過(guò)編譯得到機(jī)器語(yǔ)言，機(jī)器語(yǔ)言可以通過(guò)反匯編得到匯編語(yǔ)言
• 高級(jí)語(yǔ)言可以通過(guò)編譯得到匯編語(yǔ)言 \ 機(jī)器語(yǔ)言昌讲，但匯編語(yǔ)言\機(jī)器語(yǔ)言幾乎不可能還原成高級(jí)語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)

• 可以直接訪問(wèn)、控制各種硬件設(shè)備焚碌，比如存儲(chǔ)器媒鼓、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集绰，對(duì)生成的二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全的控制

• 目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短规辱，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快

• 匯編指令是機(jī)器指令的助記符,同機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)栽燕。每一種CPU都有自己的機(jī)器指令集\匯編指令集罕袋，所以匯編語(yǔ)言不具備可移植性

• 知識(shí)點(diǎn)過(guò)多，開(kāi)發(fā)者需要對(duì)CPU等硬件結(jié)構(gòu)有所了解碍岔，不易于編寫浴讯、調(diào)試、維護(hù)

• 不區(qū)分大小寫蔼啦，比如mov和MOV是一樣的

匯編的用途(哥么我學(xué)了能干啥?)

• 編寫驅(qū)動(dòng)程序榆纽、操作系統(tǒng)（比如Linux內(nèi)核的某些關(guān)鍵部分）
• 對(duì)性能要求極高的程序或者代碼片段，可與高級(jí)語(yǔ)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(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點(diǎn)和最有效途徑
• 為編寫高效代碼打下基礎(chǔ)
• 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(guān)鍵的地方被我們忽略
  • ......

最后來(lái)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(yǔ)言,匯編!

匯編語(yǔ)言的種類

• 目前討論比較多的匯編語(yǔ)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、Mac奈籽、iOS）
  • ......

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

幾個(gè)必要的常識(shí)

• 要想學(xué)好匯編,首先需要了解CPU等硬件結(jié)構(gòu)
• APP/程序的執(zhí)行過(guò)程

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• 硬件相關(guān)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(guān)的

總線

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

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舉個(gè)例子

來(lái)至?xí)系慕貓D

• 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爆捞，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，也就是數(shù)據(jù)傳送速度
  • 8086的數(shù)據(jù)總線寬度是16勾拉，所以單次最大傳遞2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
• 控制總線
  • 它的寬度決定了CPU對(duì)其他器件的控制能力煮甥、能有多少種控制

做個(gè)小練習(xí)

• 一個(gè)CPU 的尋址能力為8KB,那么它的地址總線的寬度為_(kāi)___
• 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(xí)

內(nèi)存

各類存儲(chǔ)區(qū)的邏輯連接

各類存儲(chǔ)器的邏輯連接-物理地址對(duì)應(yīng)圖

各類存儲(chǔ)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。8086的地址總線寬度為20藕赞，可以定位2^20個(gè)不同的內(nèi)存單元（內(nèi)存地址范圍0x00000~0xFFFFF）成肘，所以8086的內(nèi)存空間大小為1MB

• 0x00000~0x9FFFF：主存儲(chǔ)器「桑可讀可寫

• 0xA0000~0xBFFFF：向顯存中寫入數(shù)據(jù)双霍，這些數(shù)據(jù)會(huì)被顯卡輸出到顯示器∨可讀可寫

• 0xC0000~0xFFFFF：存儲(chǔ)各種硬件\系統(tǒng)信息洒闸。只讀

進(jìn)制

學(xué)習(xí)進(jìn)制的障礙

很多人學(xué)不好進(jìn)制，原因是總以十進(jìn)制為依托去考慮其他進(jìn)制均芽，需要運(yùn)算的時(shí)候也總是先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制丘逸，這種學(xué)習(xí)方法是錯(cuò)誤的.
我們?yōu)槭裁匆欢ㄒD(zhuǎn)換十進(jìn)制呢？?jī)H僅是因?yàn)槲覀儗?duì)十進(jìn)制最熟悉掀宋，所以才轉(zhuǎn)換.
每一種進(jìn)制都是完美的,想學(xué)好進(jìn)制首先要忘掉十進(jìn)制深纲，也要忘掉進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換！

進(jìn)制的定義

• 八進(jìn)制由8個(gè)符號(hào)組成:0 1 2 3 4 5 6 7 逢八進(jìn)一
• 十進(jìn)制由10個(gè)符號(hào)組成:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9逢十進(jìn)一
• N進(jìn)制就是由N個(gè)符號(hào)組成:逢N進(jìn)一

做個(gè)練習(xí)

• 1 + 1 在____情況下等于 3 ?

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十進(jìn)制由10個(gè)符號(hào)組成: 0 1 3 2 8 A B E S 7 逢十進(jìn)一

如果這樣定義十進(jìn)制: 1 + 1 = 3!就對(duì)了!

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

十進(jìn)制由十個(gè)符號(hào)組成,逢十進(jìn)一,符號(hào)是可以自定義的!!

進(jìn)制的運(yùn)算

做個(gè)練習(xí)

• 八進(jìn)制運(yùn)算
  • 2 + 3 = __ , 2 * 3 = __ ,4 + 5 = __ ,4 * 5 = __.
  • 277 + 333 = __ , 276 * 54 = __ , 237 - 54 = __ , 234 / 4 = __ .

八進(jìn)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(jìn)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(shí)戰(zhàn)四則運(yùn)算

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

二進(jìn)制的簡(jiǎn)寫形式

       二進(jìn)制: 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0
三個(gè)二進(jìn)制一組: 101 110 111 100
       八進(jìn)制:   5   6   7   4
四個(gè)二進(jìn)制一組: 1011 1011 1100
     十六進(jìn)制:    b    b    c

二進(jìn)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(jìn)制使用起來(lái)太麻煩劲妙，改成更簡(jiǎn)單一點(diǎn)的符號(hào)：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 這就是十六進(jìn)制了

數(shù)據(jù)的寬度

數(shù)學(xué)上的數(shù)字湃鹊，是沒(méi)有大小限制的，可以無(wú)限的大镣奋。但在計(jì)算機(jī)中币呵，由于受硬件的制約翅雏，數(shù)據(jù)都是有長(zhǎng)度限制的（我們稱為數(shù)據(jù)寬度）暑诸，超過(guò)最多寬度的數(shù)據(jù)會(huì)被丟棄。

#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(jì)算機(jī)中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)寬度

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

那么計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)它會(huì)分為有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù).那么關(guān)于這個(gè)看圖就理解了!
[圖片上傳失敗...(image-38c66c-1526442897772)]

無(wú)符號(hào)數(shù),直接換算!
有符號(hào)數(shù):
正數(shù):  0    1    2    3    4    5    6    7 
負(fù)數(shù):  F    E    D    B    C    A    9    8
      -1   -2   -3   -4   -5   -6   -7   -8

自定義進(jìn)制符號(hào)

練習(xí)

• 現(xiàn)在有10進(jìn)制數(shù) 10個(gè)符號(hào)分別是：2陨收，9肛搬，1没佑，7，6温赔，5蛤奢，4， 8，3 , A 逢10進(jìn)1 那么： 123 + 234 = ____

十進(jìn)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(guò)10進(jìn)制運(yùn)算可以轉(zhuǎn)化10進(jìn)制然后查表!但是如果是其他進(jìn)制.我們就不能轉(zhuǎn)換,要直接學(xué)會(huì)查表

• 現(xiàn)在有9進(jìn)制數(shù) 9個(gè)符號(hào)分別是：2啤贩，9待秃，1，7痹屹，6章郁，5，4志衍， 8暖庄，3 逢9進(jìn)1 那么： 123 + 234 = ____

十進(jìn)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
[圖片上傳失敗...(image-254fa2-1526442897772)]

• 對(duì)程序員來(lái)說(shuō)，CPU中最主要部件是寄存器楼肪，可以通過(guò)改變寄存器的內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU的控制
• 不同的CPU培廓，寄存器的個(gè)數(shù)、結(jié)構(gòu)是不相同的

通用寄存器

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

  • 那么w0 到 w28 這些是32位的. 因?yàn)?4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!

  [圖片上傳失敗...(image-c32708-1526442897772)]

• 通常肩钠，CPU會(huì)先將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到通用寄存器中，然后再對(duì)通用寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算

• 假設(shè)內(nèi)存中有塊紅色內(nèi)存空間的值是3暂殖，現(xiàn)在想把它的值加1价匠，并將結(jié)果存儲(chǔ)到藍(lán)色內(nèi)存空間
  [圖片上傳失敗...(image-5ddaf5-1526442897772)]

• CPU首先會(huì)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(lán)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(dāng)前要讀取指令的地址
• 在內(nèi)存或者磁盤上呛每，指令和數(shù)據(jù)沒(méi)有任何區(qū)別霞怀，都是二進(jìn)制信息
• CPU在工作的時(shí)候把有的信息看做指令，有的信息看做數(shù)據(jù)莉给，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(dāng)做數(shù)據(jù) 0xE003008AA
  • 也可以當(dāng)做指令 mov x0, x8
• CPU根據(jù)什么將內(nèi)存中的信息看做指令？
  • 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(guò)廉沮，那么它所在的內(nèi)存單元必然被pc指向過(guò)

bl指令

• CPU從何處執(zhí)行指令是由pc中的內(nèi)容決定的颓遏，我們可以通過(guò)改變pc的內(nèi)容來(lái)控制CPU執(zhí)行目標(biāo)指令

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

  • mov x0,#10叁幢、mov x1,#20

• 但是，mov指令不能用于設(shè)置pc的值坪稽，ARM64沒(méi)有提供這樣的功能

• ARM64提供了另外的指令來(lái)修改PC的值曼玩，這些指令統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移指令，最簡(jiǎn)單的是bl指令

bl指令 -- 練習(xí)

現(xiàn)在有兩段代碼!假設(shè)程序先執(zhí)行A,請(qǐng)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
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