逆向汇编的基本知识梳理

第一部分:基础知识

汇编语言是一切程序的起点和终点,毕竟所有的高级语言都是建立在汇编基础之上的。在许多高级语言中我们都需要相对明确的语法,但是在汇编中,我们会使用一些单词缩写和数字来表达程序。

I. 单元、位和字节

  1. ·BIT(位) - 电脑数据量的最小单元,可以是0或者1。
  2. 例:00000001 = 1;00000010 = 2;00000011 = 3     
  3. ·BYTE(字节) - 一个字节包含8个位,所以一个字节最大值是255(0-255)。为了方便阅读,我们通常使用16进制来表示。
  4. ·WORD(字) - 一个字由两个字节组成,共有16位。一个字的最大值是0FFFFh (或者是 65535d) (h代表16进制,d代表10进制)。
  5. ·DOUBLE WORD(双字DWORD) - 一个双字包含两个字,共有32位。最大值为0FFFFFFFF (或者是 4294967295d)。
  6. ·KILOBYTE(千字) - 千字节并不是1000个字节,而是1024 (32*32) 个字节。
  7. ·MEGABYTE - 兆字节同样也不是一兆个字节,而是1024*1024=1,048,576 个字节

II. 寄存器

寄存器是计算机储存数据的“特别地方”。你可以把寄存器看作一个小盒子,我们可以在里面放很多东西:比如名字、数字、一段话……

如今Win+Intel CPU组成的计算机通常有9个32位寄存器 (w/o 标志寄存器)。它们是:

  1. EAX: 累加器
  2. EBX: 基址寄存器
  3. ECX: 计数器
  4. EDX: 数据寄存器
  5. ESI: 源变址寄存器
  6. EDI: 目的变址寄存器
  7. EBP: 扩展基址指针寄存器
  8. ESP: 栈指针寄存器
  9. EIP: 指令指针寄存器

通常来说寄存器大小都是32位 (四个字节) 。它们可以储存值为从0-FFFFFFFF (无符号)的数据。起初大部分寄存器的名字都暗示了它们的功能,比如ECX=计数,但是现在你可以使用任意寄存器进行计数 (只有在一些自定义的部分,计数才必须用到ECX)。当我用到EAX、EBX、ECX、EDX、ESI和EDI这些寄存器时我才会详细解释其功能,所以我们先讲EBP、ESP、EIP。 

  1. EBP: EBP在栈中运用最广,刚开始没有什么需要特别注意的 ;) 
  2. ESP: ESP指向栈区域的栈顶位置。栈是一个存放即将会被用到的数据的地方,你可以去搜索一下push/pop 指令了解更多栈知识。 
  3. EIP: EIP指向下一个将会被执行的指令。

还有一件值得注意的事:有一些寄存器是16位甚至8位的,它们是不能直接寻址的。

通用寄存器包括: 

8个32位:EAX ECX EDX EBX ESI EDI EBP ESP

8个16位:AX CX DX BX SI DI BP SP

8个8位: AH AL CH CL DH DL BH HL

16位段寄存器:CS DS ES GS SS

由CPU 控制改变的 32位EIP / 16位 IP

32位EFLAGS / 16位FLAGS

比如,EAX是这个32位寄存器的名字,EAX的低16位部分被称作AX,AX又分为高8位的AH和低8位的AL两个独立寄存器。 

注意:即使不怎么重要,你至少也要知道以下的寄存器

这些寄存器可以帮助我们区分大小: 

i. 单字节(8位)寄存器: 顾名思义,这些寄存器都是一个字节 (8位) :

  1. AL and AH
  2. BL and BH
  3. CL and CH
  4. DL and DH

ii. 单字(16位)寄存器: 这些寄存器大小为一个字 (=2 字节 = 16 位)。一个单字寄存器包含两个单字节寄存器。我们通常根据它们的功能来区分它们。 

1. 通用寄存器:

  1. AX-> 'accumulator'(累加器):用于进行数学运算。 (单字=16位) = AH + AL -> 其中‘+’号并不代表把它们代数相加。AH和AL寄存器是相互独立的,只不过都是AX寄存器的一部分,所以你改变AH或AL (或者都改变) ,AX寄存器也会被改变。 
  2. BX -> 'base'(基址寄存器):用来连接栈(之后会说明)
  3. CX -> 'counter'(计数器):
  4. DX -> 'data'(数据寄存器):大多数情况下用来存放数据
  5. DI -> 'destination index'(目的变址寄存器): 例如将一个字符串拷贝到DI
  6. SI -> 'source index'(源变址寄存器): 例如将一个字符串从SI拷贝

2. 索引寄存器(指针寄存器): 

  1. BP -> 'base pointer'(基址指针寄存器):表示栈区域的基地址
  2. SP -> 'stack pointer'(栈指针寄存器):表示栈区域的栈顶地址

3. 段寄存器:

  1. CS -> 'code segment'(代码段寄存器):用于存放应用程序代码所在段的段基址(之后会说明)
  2. DS -> 'data segment'(数据段寄存器):用于存放数据段的段基址(以后会说明)
  3. ES -> 'extra segment'(附加段寄存器):用于存放程序使用的附加数据段的基地址
  4. SS -> 'stack segment'(栈段寄存器):用于存放栈段的段基址(以后会说明)

4. 指令指针寄存器:

IP -> 'instruction pointer'(指令指针寄存器):指向下一个指令 ;)

iii. 双字(32位)寄存器:

2 字= 4 字节= 32 位, EAX、EBX、ECX、EDX、EDI…… 

如果16位寄存器前面加了‘E’,就代表它们是32位寄存器。例如,AX=16位,EAX=32位。 

III. 标志寄存器

标志寄存器代表某种状态。在32位CPU中有32个不同的标志寄存器,不过不用担心,我们只关心其中的3个:ZF、OF、CF。在逆向工程中,你了解了标志寄存器就能知道程序在这一步是否会跳转,标志寄存器就是一个标志,只能是0或者1,它们决定了是否要执行某个指令。

Z-Flag(零标志):

ZF是破解中用得最多的寄存器(通常情况下占了90%),它可以设成0或者1。若上一个运算结果为0,则其值为1,否则其值为0。(你可能会问为什么‘CMP’可以操作ZF寄存器,这是因为该指令在做比较操作(等于、不等于),那什么时候结果是0什么时候是1呢?待会再说) 

The O-Flag(溢出标志):

OF寄存器在逆向工程中大概占了4%,当上一步操作改变了某寄存器的最高有效位时,OF寄存器会被设置成1。例如:EAX的值为7FFFFFFFF,如果你此时再给EAX加1,OF寄存器就会被设置成1,因为此时EAX寄存器的最高有效位改变了(你可以使用电脑自带计算器将这个16进制转化成2进制看看)。还有当上一步操作产生溢出时(即算术运算超出了有符号数的表示范围),OF寄存器也会被设置成1。 

The C-Flag(进位标志):

进位寄存器的使用大概占了1%,如果产生了溢出,就会被设置成1。例,假如某寄存器值为FFFFFFFF,再加上1就会产生溢出,你可以用电脑自带的计算器尝试。 

IV. 段偏移 

内存中的一个段储存了指令(CS)、数据(DS)、堆栈(SS)或者其他段(ES)。每个段都有一个偏移量,在32位应用程序下,这些偏移量由 00000000 到 FFFFFFFF。段和偏移量的标准形式如下:

段:偏移量 = 把它们放在一起就是内存中一个具体的地址。

可以这样看:

一个段是一本书的某一页:偏移量是一页的某一行

V. 栈

栈是内存里可以存放稍后会用到的东西的地方。可以把它看作一个箱子里的一摞书,最后一本放进去的永远是最先出来的。或者把栈看作一个放纸的盒子,盒子是栈,而每一张纸就代表了一个内存地址。总之记住这个规则:最后放的纸最先被拿出来。’push’命令就是向栈中压入数据,‘pop’命令就是从栈中取出最后放入的数据并且把它存进具体的寄存器中。

VI. 指令 (字母表排序) 

请注意,所有的值通常是以16进制形式储存的。

大部分指令有两个操作符 (例如:add EAX, EBX),有些是一个操作符 (例如:not EAX),还有一些是三个操作符 (例如:IMUL EAX、EDX、64)。如果你使用 “DWORD PTR [XXX]”就表示使用了内存中偏移量为[XXX]的的数据。注意:字节在内存中储存方式是倒过来的(Win+Intel的电脑上大部分采用”小端法”, WORD PTR [XXX](双字节)和 BYTE PTR [XXX](单字节)也都遵循这一规定)。 

大部分有两个操作符的指令都是以下这些形式(以add指令举例):

add eax,ebx                          ;; 寄存器, 寄存器
add eax,123                          ;; 寄存器, 数值
add eax,dword ptr [404000]           ;; 寄存器, Dword  指针 [数值]
add eax,dword ptr [eax]              ;; 寄存器, Dword  指针 [寄存器值]
add eax,dword ptr [eax+00404000]     ;; 寄存器, Dword  指针 [寄存器值+数值]
add dword ptr [404000],eax           ;; Dword 指针[数值], 寄存器
add dword ptr [404000],123           ;; Dword 指针[数值], 数值
add dword ptr [eax],eax              ;; Dword 指针[寄存器值], 寄存器
add dword ptr [eax],123              ;; Dword 指针[寄存器值], 数值
add dword ptr [eax+404000],eax       ;; Dword 指针[寄存器值+数值], 寄存器
add dword ptr [eax+404000],123       ;; Dword 指针[寄存器值+数值], 数值

ADD (加)

语法: ADD 被加数, 加数

加法指令将一个数值加在一个寄存器上或者一个内存地址上。

add eax,123 = eax=eax+123;

加法指令对ZF、OF、CF都会有影响。

AND (逻辑与)

语法: AND 目标数, 原数    

AND运算对两个数进行逻辑与运算。

AND指令会清空OF,CF标记,设置ZF标记。

为了更好地理解AND,这里有两个二进制数:

1001010110
0101001101

如果对它们进行AND运算,结果是0001000100

即同真为真(1),否则为假(0),你可以用计算器验证。

CALL (调用)

语法:CALL something

CALL指令将当前的相对地址(IP)压入栈中,并且调用CALL 后的子程序

CALL 可以这样使用:

CALL 404000                ;; 最常见: CALL 地址
CALL EAX                   ;; CALL 寄存器 - 如果寄存器存的值为404000,那就等同于第一种情况
CALL DWORD PTR [EAX]       ;; CALL [EAX]偏移量所指向的地址
CALL DWORD PTR [EAX+5]     ;; CALL [EAX+5]偏移量所指向的地址

CDQ

Syntax: CDQ

CDQ指令第一次出现时通常不好理解。它通常出现在除法前面,作用是将EDX的所有位变成EAX最高位的值,

比如当EAX>=80000000h时,其二进制最高位为1,则EDX被32位全赋值为1,即FFFFFFFF

若EAX<80000000,则其二进制最高位为0,EDX为00000000。

然后将EDX:EAX组成新数(64位):FFFFFFFF 80000000

CMP (比较)

语法: CMP 目标数, 原数

CMP指令比较两个值并且标记CF、OF、ZF:

CMP     EAX, EBX              ;; 比较eax和ebx是否相等,如果相等就设置ZF为1
CMP     EAX,[404000]          ;; 比较eax和偏移量为[404000]的值是否相等
CMP     [404000],EAX          ;; 比较[404000]是否与eax相等

DEC (自减)

语法: DEC something

dec用来自减1,相当于c中的–

dec可以有以下使用方式:

dec eax                             ;; eax自减1
dec [eax]                           ;; 偏移量为eax的值自减1
dec [401000]                        ;; 偏移量为401000的值自减1
dec [eax+401000]                    ;; 偏移量为eax+401000的值自减1

dec指令可以标记ZF、OF

DIV (除)

语法: DIV 除数

DIV指令用来将EAX除以除数(无符号除法),被除数通常是EAX,结果也储存在EAX中,而被除数对除数取的模存在除数中。

例:

mov eax,64                      ;; EAX = 64h = 100
mov ecx,9                       ;; ECX = 9
div ecx                         ;; EAX除以ECX

在除法之后 EAX = 100/9 = 0B(十进制:11) 并且 ECX = 100 MOD 9 = 1

div指令可以标记CF、OF、ZF

IDIV (整除)

语法: IDIV 除数

IDIV执行方式同div一样,不过IDIV是有符号的除法

idiv指令可以标记CF、OC、ZF

IMUL (整乘)

语法:IMUL 数值

IMUL 目标寄存器、数值、数值

IMUL 目标寄存器、数值

IMUL指令可以把让EAX乘上一个数(INUL 数值)或者让两个数值相乘并把乘积放在目标寄存器中(IMUL 目标寄存器, 数值,数值)或者将目标寄存器乘上某数值(IMUL 目标寄存器, 数值)

如果乘积太大目标寄存器装不下,那OF、CF都会被标记,ZF也会被标记

INC (自加)

语法: INC something

INC同DEC相反,它是将值加1

INC指令可以标记ZF、OF

INT

语法: int 目标数

INT 的目标数必须是产生一个整数(例如:int 21h),类似于call调用函数,INT指令是调用程序对硬件控制,不同的值对应着不同的功能。

具体参照硬件说明书。

JUMPS

这些都是最重要的跳转指令和触发条件(重要用*标记,最重要用**标记):

指令                条件                    条件
JA*          -    如果大于就跳转(无符号)      - CF=0 and ZF=0
JAE          -    如果大于或等于就跳转(无符号)- CF=0
JB*          -    如果小于就跳转(无符号)   - CF=1
JBE          -    如果小于或等于就跳转(无符号)- CF=1 or ZF=1
JC           -    如果CF被标记就了跳转       - CF=1
JCXZ         -    如果CX等于0就跳转      - CX=0
JE**         -    如果相等就跳转        - ZF=1
JECXZ        -    如果ECX等于0就跳转       - ECX=0
JG*          -    如果大于就跳转(有符号)   - ZF=0 and SF=OF (SF = Sign Flag)
JGE*         -    如果大于或等于就跳转(有符号) - SF=OF
JL*          -    如果小于就跳转(有符号)    - SF != OF (!= is not)
JLE*         -    如果小于或等于就跳转(有符号 - ZF=1 and OF != OF
JMP**        -    跳转             - 强制跳转
JNA          -    如果不大于就跳转(无符号)   - CF=1 or ZF=1
JNAE         -    如果不大于等于就跳转(无符号) - CF=1
JNB          -    如果不小于就跳转(无符号)   - CF=0
JNBE         -    如果不小于等于就跳转(无符号) - CF=0 and ZF=0
JNC          -    如果CF未被标记就跳转     - CF=0
JNE**        -    如果不等于就跳转       - ZF=0
JNG          -    如果不大于就跳转(有符号)   - ZF=1 or SF!=OF
JNGE         -    如果不大于等于就跳转(有符号) - SF!=OF
JNL          -    如果不小于就跳转(有符号)   - SF=OF
JNLE         -    如果不小于等于就跳转(有符号) - ZF=0 and SF=OF
JNO          -    如果OF未被标记就跳转     - OF=0
JNP          -    如果PF未被标记就跳转     - PF=0
JNS          -    如果SF未被标记就跳转      - SF=0
JNZ          -    如果不等于0就跳转      - ZF=0
JO           -    如果OF被标记就跳转     - OF=1
JP           -    如果PF被标记就跳转     - PF=1
JPE          -    如果是偶数就跳转       - PF=1
JPO          -    如果是奇数就跳转       - PF=0
JS           -    如果SF被标记就跳转     - SF=1
JZ           -    如果等于0就跳转      - ZF=1

LEA (有效地址传送)

语法:LEA 目的数、源数

LEA可以看成和MOV差不多的指令LEA ,它本身的功能并没有被太广泛的使用,反而广泛运用在快速乘法中:

lea eax,dword ptr [4*ecx+ebx]

将eax赋值为 4*ecx+ebx

MOV (传送)

语法: MOV 目的数,源数

这是一个很简单的指令,MOV指令将源数赋值给目的数,并且源数值保持不变

这里有一些MOV的变形:

MOVS/MOVSB/MOVSW/MOVSD EDI, ESI:这些变形能将ESI指向的内容传送到EDI指向的内容中去

MOVSX:MOVSX指令将单字或者单字节扩展为双字或者双字节传送,原符号不变

MOVZX:MOVZX扩展单字节或单字为双字节或双字并且用0填充剩余部分(通俗来说就是将源数取出置于目的数,其他位用0填充)

MUL (乘法)

语法:MUL 数值

这个指令同IMUL一样,不过MUL可以乘无符号数。

NOP (无操作)

语法:NOP

这个指令说明不做任何事

所以它在逆向中运用范围最广

OR (逻辑或)

语法:OR 目的数,源数

OR指令对两个值进行逻辑或运算

这个指令会清空OF、CF标记,设置ZF标记

为了更好的理解OR,思考下面二进制串:

1001010110
0101001101

如果对它们进行逻辑与运算,结果将是1101011111。

只有当两边同为0时其结果为0,否则就为1。你可以用计算器尝试计算。希望你能理解为什么,最好自己动手算一算

POP

语法:POP 目的地址

POP指令将栈顶第一个字传送到目的地址。 每次POP后,ESP(栈指针寄存器)都会增加以指向新栈顶

PUSH

语法:PUSH 值

PUSH是POP的相反操作,它将一个值压入栈并且减小栈顶指针值以指向新栈顶。

REP/REPE/REPZ/REPNE/REPNZ

语法: REP/REPE/REPZ/REPNE/REPNZ ins

重复上面的指令:直到CX=0。ins必须是一个操作符,比如CMPS、INS、LODS、MOVS、OUTS、SCAS 或 STOS

RET (返回)

语法:RET

RET digit

RET指令的功能是从一个代码区域中退出到调用CALL的指令处。

RET digit在返回前会清理栈

SUB (减)

语法:SUB 目的数,源数

SUB与ADD相反,它将源数减去目的数,并将结果储存在目的数中

SUB可以标记ZF、OF、CF

TEST

语法:TEST 操作符、操作符

这个指令99%都是用于”TEST EAX, EAX”,它执行与AND相同的功能,但是并不储存数据。如果EAX=0就会标记ZF,如果EAX不是0,就会清空ZF

XOR

语法:XOR 目的数,源数

XOR指令对两个数进行异或操作

这个指令清空OF、CF,但会标记ZF

为了更好的理解,思考下面的二进制串:

1001010110
0101001101

如果异或它们,结果将是1100011011

如果两个值相等,则结果为0,否则为1,你可以使用计算器验算。

很多情况下我们会使用”XOR EAX, EAX”,这个操作是将EAX赋值为0,因为当一个值异或其自身,就过都是0。你最好自己动手尝试下,这样可以帮助你理解得更好。

VII. 逻辑操作符  

下面都是通常的逻辑操作符:

好了,汇编基础已经梳理完毕!

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