匯編之常識(shí)（一）匯編基礎(chǔ)

001--初識(shí)匯編

我們?cè)趯W(xué)習(xí)逆向開發(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.所以逆向開發(fā)是建立在分析二進(jìn)制上面.所以今天我們接下來的課程從非?；A(chǔ)的東西開始講解.

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

C\C++\Java\OC，更加接近人類的自然語(yǔ)言
比如C語(yǔ)言：
*加：A+B 通過編譯器 0100 0000
*減：A-B 通過編譯器 0100 1000
乘：AB 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(shè)備上是這樣的過程:
image.png
  • 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)言可以通過編譯得到機(jī)器語(yǔ)言，機(jī)器語(yǔ)言可以通過反匯編得到匯編語(yǔ)言
  • 高級(jí)語(yǔ)言可以通過編譯得到匯編語(yǔ)言 \ 機(jī)器語(yǔ)言，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、控制各種硬件設(shè)備，比如說存儲(chǔ)器、CPU等，能極大的發(fā)揮硬件的功能
*能夠不受編譯器的限制，對(duì)生成的二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全控制
*目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行數(shù)度快
*匯編指令是的助記符,同機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)。每一種CPU都有自己的機(jī)器指令集\匯編指令集，所以匯編語(yǔ)言不具備可移植性

  • 知識(shí)點(diǎn)過多，開發(fā)者需要對(duì)CPU等硬件結(jié)構(gòu)有所了解，不易于編寫、調(diào)試、維護(hù)
  • 不區(qū)分大小寫，比如mov和MOV是一樣的

匯編的用途

  • 編寫驅(qū)動(dòng)程序、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、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.
    架構(gòu) | 設(shè)備
    ----|------
    armv6 | iPhone, iPhone2, iPhone3G, 第一代、第二代 iPod Touch
    armv7 | iPhone3GS, iPhone4, iPhone4S,iPad, iPad2, iPad3(The New iPad), iPad mini, iPod Touch 3G, iPod Touch4
    armv7s |iPhone5, iPhone5C, iPad4(iPad with Retina Display)
    arm64 | iPhone5S 以后 iPhoneX , iPad Air, iPad mini2以后

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)行過程


    image.png

  • 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

image.png
  • 每一個(gè)CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連，CPU通過總線跟外部器件進(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


      image.png
舉個(gè)例子
image.png
  • 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，所以尋址能力是1M（ 2^20 ）
      image.png
  • 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，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、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____
  • 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

image.png

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，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），所以8086的內(nèi)存空間大小為1MB
  • 0x00000~0x9FFFF：主存儲(chǔ)器?？勺x可寫
  • 0xA0000~0xBFFFF：向顯存中寫入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)被顯卡輸出到顯示器?？勺x可寫
  • 0xC0000~0xFFFFF：存儲(chǔ)各種硬件\系統(tǒng)信息。只讀

進(jìn)制

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

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)制使用起來太麻煩，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，是沒有大小限制的，可以無限的大。但在計(jì)算機(jī)中，由于受硬件的制約，數(shù)據(jù)都是有長(zhǎng)度限制的（我們稱為數(shù)據(jù)寬度），超過最多寬度的數(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)


    image.png

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：2，9，1，7，6，5，4， 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：2，9，1，7，6，5，4， 8，3 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
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