在逆向开发中,其中一个重要环节就是静态分析。我们逆向iOS系统中的某个APP,而APP安装在iPhone手机上的本质就是一个可执行的二进制文件,因为iPhone上的CPU执行的指令就是二进制。所以静态分析其实就是建立在分析二进制上面。而分析二进制,就不得不了解汇编语言。
语言的发展
1.机器语言:由0和1组成的机器指令。
加:0100 0000
减:0100 1000
乘:1111 0111 1110 0000
除:1111 0111 1111 0000
2.汇编语言(assembly language):使用助记符代替机器语言。
加:INC EAX 通过编译器 0100 0000
减:DEC EAX 通过编译器 0100 1000
乘:MUL EAX 通过编译器 1111 0111 1110 0000
除:DIV EAX 通过编译器 1111 0111 1111 0000
3.高级语言(High-level programming language):C/C++/OC/Swift/Java等更加接近人类的自然语言。
比如C语言:
加:A+B 通过编译器 0100 0000
减:A-B 通过编译器 0100 1000
乘:A*B 通过编译器 1111 0111 1110 0000
除:A/B 通过编译器 1111 0111 1111 0000
代码在终端设备的编译过程,如图1所示:
汇编语言与机器语言一一对应,每一条机器指令都有与之对应的汇编指令
汇编语言可以通过编译得到机器语言,机器语言可以通过反汇编得到汇编语言
高级语言可以通过编译得到汇编语言 \ 机器语言,但汇编语言\机器语言几乎不可能还原成高级语言
CPU简介
在汇编中,大部分指令都是和CPU及内存相关,所以学好汇编必须对CPU有大致的了解。
总线
总线就是一根根导线的集合。
总线可分为:地址总线、数据总线、控制总线
①地址总线
它的宽度决定了CPU的寻址能力,例如:8086的地址总线宽度是20,所以寻址能力是1M( 2的20次方 )
②数据总线
它的宽度决定了CPU的单次数据传送量,也就是数据传送速度。例如:8086的数据总线宽度是16,所以单次最大传递2个字节的数据。
③控制总线
它的宽度决定了CPU对其他器件的控制能力、能有多少种控制。
进制
学习进制的障碍
很多人学不好进制,原因是总以十进制为依托去考虑其他进制,需要运算的时候也总是先转换成十进制,这种学习方法是错误的。
我们为什么一定要转换十进制呢?仅仅是因为我们对十进制最熟悉,所以才转换。
每一种进制都是完美的,想学好进制首先要忘掉十进制,也要忘掉进制间的转换!
进制的定义
①八进制由8个符号组成:0 1 2 3 4 5 6 7 逢八进一
②十进制由10个符号组成:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9逢十进一
③N进制就是由N个符号组成:逢N进一
问题:1+1=3在什么情况下成立?
若十进制由10个符号组成: 0 1 3 2 8 A B E S 7 逢十进一
则:1+1=3
这样的目的何在?
传统我们定义的十进制和自定义的十进制不一样,如果我们不告诉别人这个符号表,别人是没办法拿到我们的具体数据的!此方法就可用于加密!
数据的宽度
数学上的数字,是没有大小限制的,可以无限的大。但在计算机中,由于受硬件的制约,数据都是有长度限制的(我们称为数据宽度),超过最多宽度的数据会被丢弃。
计算机中常见的数据宽度
位(Bit): 1个位就是1个二进制位0或者1;
字节(Byte): 1个字节由8个Bit组成(8位).内存中的最小单元Byte;
字(Word): 1个字由2个字节组成(16位),这2个字节分别称为高字节和低字节;
双字(Doubleword): 1个双字由两个字组成(32位)。
计算机存储数据它会分为有符号数和无符号数,如图2所示:
无符号数,直接换算!
有符号数:
正数: 0 1 2 3 4 5 6 7
负数: F E D B C A 9 8
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
CPU&寄存器
CPU除了有控制器、运算器还有寄存器。其中寄存器的作用就是进行数据的临时存储。
对于arm64系的CPU来说, 如果寄存器以x开头则表明的是一个64位的寄存器,如果以w开头则表明是一个32位的寄存器,在系统中没有提供16位和8位的寄存器供访问和使用。其中32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分并不是独立存在的。
- 对程序员来说,CPU中最主要部件是寄存器,可以通过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制
- 不同的CPU,寄存器的个数、结构是不相同的
通用寄存器
通用寄存器也称数据地址寄存器,通常用来做数据计算的临时存储、累加、计数、地址保存等功能。定义这些寄存器的作用主要是用于在CPU指令中保存操作数,在CPU中当做一些常规变量来使用。
ARM64拥有有32个64位的通用寄存器 x0 到 x30,以及XZR(零寄存器),这些通用寄存器有时也有特定用途。
-
那么w0 到 w28 这些是32位的, 因为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,CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器中,然后再对通用寄存器中的数据进行运算。
pc寄存器(program counter)
- 为指令指针寄存器,它指示了CPU当前要读取指令的地址
- 在内存或者磁盘上,指令和数据没有任何区别,都是二进制信息
- CPU在工作的时候把有的信息看做指令,有的信息看做数据,为同样的信息赋予了不同的意义
- 比如 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
- 可以当做数据 0xE003008AA
- 也可以当做指令 mov x0, x8
- CPU根据什么将内存中的信息看做指令?
- CPU将pc指向的内存单元的内容看做指令
- 如果内存中的某段内容曾被CPU执行过,那么它所在的内存单元必然被pc指向过
浮点和向量寄存器
因为浮点数的存储以及其运算的特殊性,CPU中专门提供浮点数寄存器来处理浮点数。
- 浮点寄存器 64位: D0 - D31 32位: S0 - S31
现在的CPU支持向量运算,(向量运算在图形处理相关的领域用得非常的多)为了支持向量计算系统了也提供了众多的向量寄存器。
- 向量寄存器 128位:V0-V31
高速缓存
iPhoneX上搭载的ARM处理器A11它的1级缓存的容量是64KB,2级缓存的容量8M。
CPU每执行一条指令前都需要从内存中将指令读取到CPU内并执行。而寄存器的运行速度相比内存读写要快很多,为了性能,CPU还集成了一个高速缓存存储区域.当程序在运行时,先将要执行的指令代码以及数据复制到高速缓存中去(由操作系统完成),CPU直接从高速缓存依次读取指令来执行。
bl指令
- CPU从何处执行指令是由pc中的内容决定的,我们可以通过改变pc的内容来控制CPU执行目标指令
- ARM64提供了一个mov指令(传送指令),可以用来修改大部分寄存器的值,比如mov x0,#10;mov x1,#20
- 但是,mov指令不能用于设置pc的值,ARM64没有提供这样的功能
ARM64提供了另外的指令来修改PC的值,这些指令统称为转移指令,最简单的是bl指令
练习bl指令
.text
.global _A,_B
_A:
mov x0,#0x0000
mov x1,#0xffff
add x0,x1,#0x00ff
mov x1,x0
bl _B
mov x0,#0x00
ret
_B:
add x0,x0,#0x00
ret
1. mov x0,#0x000 ;将0x000赋值给x0 x0=0x000
2. mov x1,#0xffff ;将0xffff 赋值给x1 x1 =0xffff
3. add x0,x1,#0x00ff ;将0x00ff和x1相加赋值给x0 x0=0xffff
4. mov x1,x0 ;将x0的值赋值给x1 x1=0xffff
5. bl _B ;跳转到B里,将x0和0x00相加,赋值给x0 x0 = 0xffff
6. mov x0,#0x00 ;将0x00赋值给x0 x0=0x00
所以最后x0的值为0