iOS【安全攻防】初識匯編

阿新 • • 發佈：2018-04-21

常識 ... 定義特點總線執行重要機器語言 play

今天我們來學習以下內容：

匯編概述
總線
進制
寄存器

我們在學習逆向開發之前，我們要了解一個基本的逆向原理。首先我們是逆向iOS系統上面的APP，那麽我們知道，一個APP安裝在手機上面的可執行文件本質上是二進制文件，因為iPhone手機本質上執行的指令是二進制，是由手機上的CPU執行的，所以逆向開發是建立在分析二進制上面。

一、匯編概述

1、匯編語言的發展

（1）機器語言

由0和1組成的機器指令（說白了是電信號）

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

我們所寫的代碼最終跑在機器上的是什麽東西？是機器語言，是一堆的0，1，也叫做指令。

（2）匯編語言（assembly language）

使用助記符代替機器語言，也稱為符號語言

- 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

（3）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：

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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，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，但匯編語言\機器語言幾乎不可能還原成高級語言

2、匯編語言的特點

可以直接訪問、控制各種硬件設備，比如存儲器、CPU等，能最大限度地發揮硬件的功能

能夠不受編譯器的限制，對生成的二進制代碼進行完全的控制
目標代碼簡短，占用內存少，執行速度快
匯編指令是機器指令的助記符,同機器指令一一對應。每一種CPU都有自己的機器指令集\匯編指令集，所以匯編語言不具備可移植性
知識點過多，開發者需要對CPU等硬件結構有所了解，不易於編寫、調試、維護
不區分大小寫，比如mov和MOV是一樣的

3、匯編的用途

編寫驅動程序、操作系統（比如Linux內核的某些關鍵部分）
對性能要求極高的程序或者代碼片段，可與高級語言混合使用（內聯匯編）
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
- 函數的本質究竟是什麽?
- sizeof
- ++a + ++a + ++a 底層如何執行的?
- 編譯器到底幫我們幹了什麽?
- DEBUG模式和RELEASE模式有什麽關鍵的地方被我們忽略
- ......

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!

4、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、Mac、iOS）
......

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

架構	設備
armv6	iPhone, iPhone2, iPhone3G, 第一代、第二代 iPod Touc
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 以後 iPhoneX , iPad Air, iPad mini2以後

5、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/程序的執行過程

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硬件相關最為重要是CPU/內存
在匯編中,大部分指令都是和CPU與內存相關的

二、總線

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每一個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行交互
總線：一根根導線的集合
總線的分類
- 地址總線
- 數據總線
- 控制總線

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舉個例子：

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1、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（ 2²⁰ ）

2、數據總線

它的寬度決定了CPU的單次數據傳送量，也就是數據傳送速度
8086的數據總線寬度是16，所以單次最大傳遞2個字節的數據

3、控制總線

它的寬度決定了CPU對其他器件的控制能力、能有多少種控制

做個小練習
* 一個CPU 的尋址能力為8KB,那麽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.那麽他們的尋址能力分別為多少____KB, ____MB,____MB,____GB?
* 8080,8088,8086,80286,80386 的數據總線寬度分別為8根,8根,16根,16根,32根.那麽它們一次可以傳輸的數據為:____B,____B,____B,____B,____B,
* 從內存中讀取1024字節的數據,8086至少要讀____次,80386至少要讀取____次.

答案：
* 13
* 64KB  1MB  16MB  4GB  
* 1B    1B   2B    2B   4B 
* 512   256

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內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個不同的內存單元（內存地址範圍0x00000~0xFFFFF），所以8086的內存空間大小為1MB}
0x00000~0x9FFFF：主存儲器。可讀可寫
0xA0000~0xBFFFF：向顯存中寫入數據，這些數據會被顯卡輸出到顯示器。可讀可寫
0xC0000~0xFFFFF：存儲各種硬件\系統信息。只讀

三、進制

學習進制的障礙：

很多人學不好進制，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換成十進制，這種學習方法是錯誤的.
我們為什麽一定要轉換十進制呢？僅僅是因為我們對十進制最熟悉，所以才轉換.
每一種進制都是完美的,想學好進制首先要忘掉十進制，也要忘掉進制間的轉換！

1、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

1 + 1 在____情況下等於 3 ? 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？傳統我們定義的十進制和自定義的十進制不一樣，那麽這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據的！用於加密！十進制由十個符號組成,逢十進一,符號是可以自定義的!!

2、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 = __ .

實戰四則運算：
   277         236         276         234
+  333       -  54       *  54       /   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

3、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

//十六進制古時候就有了，古秤，半斤八兩

4、數據的寬度

數學上的數字，是沒有大小限制的，可以無限的大。但在計算機中，由於受硬件的制約，數據都是有長度限制的（我們稱為數據寬度），超過最多寬度的數據會被丟棄。

輸入以下代碼：

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

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

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

我們可以看到1是存不進去的，int類型占4個字節（如下圖）

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計算機中常見的數據寬度：

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

那麽計算機存儲數據它會分為有符號數和無符號數.那麽關於這個看圖就理解了!

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

5、自定義進制符號

練習

現在有10進制數 10個符號分別是：2，9，1，7，6，5，4， 8，3 , A 逢10進1 那麽： 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
那麽剛才通過10進制運算可以轉化10進制然後查表!但是如果是其他進制.我們就不能轉換,要直接學會查表

現在有9進制數 9個符號分別是：2，9，1，7，6，5，4， 8，3 逢9進1 那麽： 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

四、寄存器

內部部件之間由總線連接

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對程序員來說，CPU中最主要部件是寄存器，可以通過改變寄存器的內容來實現對CPU的控制
不同的CPU，寄存器的個數、結構是不相同的

1、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據，稱為通用寄存器（有時也有特定用途）
- 那麽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!

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通常，CPU會先將內存中的數據存儲到通用寄存器中，然後再對通用寄存器中的數據進行運算
假設內存中有塊紅色內存空間的值是3，現在想把它的值加1，並將結果存儲到藍色內存空間

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- CPU首先會將紅色內存空間的值放到X0寄存器中：mov X0,紅色內存空間
- 然後讓X0寄存器與1相加：add X0,1
- 最後將值賦值給內存空間：mov 藍色內存空間,X0

2、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
在內存或者磁盤上，指令和數據沒有任何區別，都是二進制信息
CPU在工作的時候把有的信息看做指令，有的信息看做數據，為同樣的信息賦予了不同的意義
- 比如 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
- 可以當做數據 0xE003008AA
- 也可以當做指令 mov x0, x8
CPU根據什麽將內存中的信息看做指令？
- CPU將pc指向的內存單元的內容看做指令
- 如果內存中的某段內容曾被CPU執行過，那麽它所在的內存單元必然被pc指向過

3、bl指令

CPU從何處執行指令是由pc中的內容決定的，我們可以通過改變pc的內容來控制CPU執行目標指令
ARM64提供了一個mov指令（傳送指令），可以用來修改大部分寄存器的值，比如
- mov x0,#10、mov x1,#20
但是，mov指令不能用於設置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，這些指令統稱為轉移指令，最簡單的是bl指令

bl指令 -- 練習

現在有兩段代碼!假設程序先執行A,請寫出指令執行順序.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

iOS【安全攻防】初識匯編

常識 ... 定義特點總線執行重要機器語言 play 今天我們來學習以下內容：匯編概述總線進制寄存器我們在學習逆向開發之前，我們要了解一個基本的逆向原理。首先我們是逆向iOS系統上面的APP，那麽我們知道，一個APP安裝在手機上面

iOS【安全攻防】初識匯編

一、匯編概述

1、匯編語言的發展

（1）機器語言

（2）匯編語言（assembly language）

（3）高級語言（High-level programming language)

2、匯編語言的特點

3、匯編的用途

4、匯編語言的種類

5、幾個必要的常識

二、總線

1、地址總線

2、數據總線

3、控制總線

三、進制

1、進制的定義

2、進制的運算

3、二進制的簡寫形式

4、數據的寬度

5、自定義進制符號

四、寄存器

1、通用寄存器

2、pc寄存器(program counter)

3、bl指令

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