汇编语言学习(调试一个缓存溢出的程序)

博主在学习调试缓存溢出程序时,下载了windbg和Symbol工具,初步学习汇编知识。介绍了用windbg调试程序的步骤,如设置端点、单步调试等。调试中发现栈中函数返回地址被改变,可能导致缓存溢出,最后列出源码并提出几个待解答的问题。

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汇编语言学习(调试一个缓存溢出的程序)

 

最近在学习调试,downloadwinbg使用起来一头雾水,不得不开始学习汇编。下面是我的学习过程。

从微软那里downloadwindbg,好像是一个不错的工具(我还没深入,掌握了几个命令),有downloadSymbol

先花了一上午,把汇编出略看了一下,知道了什么是通用寄存器,什么时段寄存器,什么是lea,什么是stos等等。

接下来,从开始菜单,运行windbg,选择Open Executable…打开你要调试的程序。下图红圈表示汇编模式,不然的话源码文件也会被打开,这样的话函数调用的细节也可以看得很清楚。

 

 

 

中间是命令窗口,右上是调用栈,右下局部变量。

windbg调试,第一步当然要设置端点,需要使用bp命令。在命令窗口下面输入bp WinMain回车,bp foo回车。

   可以用bl命令列一下,看看有没有设置好。设置完成后输入g回车,程序开始运行直到断点。 

 

 

 

程序在WinMain的入口中断了。使用f10单步调试,

 

     

 

 

在调用foo之前有一个push eax,这是参数入栈,我向foo传递了一个字符串。

接着按f11跟踪进入函数。

 

 

      

 

      push ebp                      函数的返回地址入栈(我理解的是否正确)?

sub esp,0x4c                      给当前函数分配空间(为什么分配0x4c)?

mov ecx,0x13                      为什么只初始化0x13字节的空间?

mov eax,[ebp+0x8] ebp+0x8是传给foo的字符串地址。

Lea ecx,[ebp-0xc] [ebp-0xc]就是buf的首地址。

接下来,我们使用dd /c 1 esp看一下对栈内容

 

 

      

 

0012fedc存放的函数返回后的地址。(为什么比call stacks窗口中的值大四字节)

使用d ebp-0xc,保存的地址是0012fecc。这个地址strcpy函数要拷贝字符串的目的地址。

执行完strcpy后,我们在看一下对栈内容,dd /c 1 esp

晕到。

 

      

 

保存在对栈中的函数的返回地址,居然被改变了,这样黑客就可以通过改变这个地址来执行他想要执行的过程了,当然探索缓存溢出这个工作也不是很容易的。

 

下面是原码:

#include "stdafx.h"

 

void foo(const char* input)

{

    char buf[10];

 

    //Pass the user input straight to secure code public enemy #1.

    strcpy(buf, input);

 

}

 

void bar(void)

{

    ::MessageBox(NULL,"Hacked","hello",MB_OK);

}

 

int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,

                     HINSTANCE hPrevInstance,

                     LPSTR     lpCmdLine,

                     int       nCmdShow)

{

      // TODO: Place code here.

 

       foo(lpCmdLine);

 

       return 0;

}

 

 

      push ebp                             函数的返回地址入栈(我理解的是否正确)?

sub esp,0x4c                      给当前函数分配空间(为什么分配0x4c)?

mov ecx,0x13                    为什么只初始化0x13字节的空间? 

0012fedc存放的函数返回后的地址。(为什么比call stacks窗口中的值大四字节)?

 

 以上我的几个问题希望高手告知。谢谢。

 

<think>我们正在讨论汇编语言程序员的职责和工作内容。根据用户提供的引用和之前的对话,我们可以总结如下: 引用[1]提到,机器程序员(通常包括汇编程序员)是对计算机底层硬件和机器语言有深入了解的程序员,他们使用汇编语言进行编程,并能理解机器语言的指令和结构。引用[2]说明汇编语言是机器语言的符号表示,与机器语言一一对应,由指令组成,每条指令对应处理器的一个基本操作。引用[3]则介绍了汇编语言中的伪指令,这些是汇编器的指导说明,用于分配内存、定义数据等,帮助程序员组织代码。 结合之前的回答,我们知道汇编语言程序员需要直接操作硬件资源(如寄存器、内存地址),但现代计算机体系结构中的某些硬件细节(如微程序缓存机制)对他们是不透明的。 因此,汇编语言程序员的主要职责和工作内容包括: 1. **硬件级编程**:编写与特定处理器架构(如x86, ARM)直接对应的汇编代码,控制寄存器、内存、I/O端口等硬件资源[^1][^2]。 2. **性能关键代码开发**:在需要极致优化的场景(如操作系统内核、嵌入式系统、驱动程序)中,编写高效代码以减少延迟或节省资源[^3]。 3. **逆向工程与安全分析**:分析二进制文件或恶意软件时,通过反汇编理解机器指令的逻辑,修补漏洞或检测威胁[^4]。 4. **系统底层开发**:参与编译器后端、操作系统引导程序(bootloader)、中断处理程序等开发,直接管理硬件中断和异常[^3]。 5. **利用伪指令管理代码结构**:使用伪指令(如DB定义数据、ORG设置起始地址)组织程序分段,简化重复代码(宏指令),确保汇编器正确生成目标文件[^3]。 此外,汇编程序员还需克服硬件不透明性带来的挑战,例如: - 通过时序分析或专用工具(如性能监视器)诊断缓存未命中问题 - 手动优化指令流水线排布以减少空转周期 - 在缺乏高级语言抽象的情况下确保内存安全(如避免缓冲区溢出) ### 工作场景示例 - **嵌入式开发**:为微波炉控制器编写加热时序控制的汇编代码,精确控制时钟周期和GPIO引脚信号。 - **游戏引擎优化**:用SSE指令集重写图形渲染循环,提升3D坐标变换速度。 - **操作系统开发**:在Linux内核中实现上下文切换的汇编函数,保存/恢复寄存器状态。 §§相关问题§§ 1. 汇编语言程序员需要掌握哪些硬件知识? 2. 在哪些领域中汇编语言程序员最受欢迎? 3. 如何学习汇编语言并成为合格的汇编程序员? [^1]: 引用[1]中说明汇编程序员对底层硬件和机器语言有深入了解。 [^2]: 引用[2]指出汇编语言与机器语言一一对应,由处理器基本操作指令组成。 [^3]: 引用[3]描述伪指令在代码组织中的作用,如DB、ORG等。 [^4]: 引用[4]提到网络安全领域涉及逆向工程,需汇编语言技能。</think>### 汇编语言程序员的职责与工作内容 汇编语言程序员是直接操作硬件资源的底层开发者,其核心职责围绕**硬件控制**、**性能优化**和**系统级编程**展开。以下是具体职责和工作内容: #### 1. **硬件资源直接控制** - **寄存器与内存管理**: 直接操作可见寄存器(如程序计数器 $PC$、累加寄存器 $ACC$、基址寄存器)和内存地址,实现精确的数据存取和指令调度[^1][^2]。 *示例*:手动调整 $PC$ 值控制跳转逻辑,或通过基址寄存器实现动态内存寻址。 - **I/O 设备交互**: 编写端口读写指令,直接控制外设(如传感器、磁盘控制器),实现毫秒级响应的硬件驱动[^1]。 #### 2. **性能关键代码开发** - **指令级优化**: 通过精简指令序列、减少内存访问次数(如复用寄存器)、手动展开循环,将关键代码段的执行效率提升 10-100 倍[^2]。 *示例*:用移位指令替代乘法运算($a \times 8$ 改为 `SHL a, 3`)。 - **时序敏感任务**: 在实时系统(如航天控制器)中编写满足严格时序要求的代码,确保指令执行周期可预测[^1]。 #### 3. **系统底层组件开发** - **操作系统核心模块**: 开发中断处理程序、上下文切换例程、内存管理单元(MMU)配置代码等,直接操作特权寄存器(如 CR3)[^3]。 - **引导程序(Bootloader)**: 编写系统启动代码,初始化硬件并加载内核,涉及 BIOS/UEFI 接口调用和实模式/保护模式切换[^3]。 #### 4. **逆向工程与安全分析** - **二进制漏洞分析**: 通过反汇编理解恶意软件或闭源程序的机器指令逻辑,定位缓冲区溢出等漏洞[^4]。 - **固件修改**: 逆向设备固件(如路由器),通过修补汇编指令修复漏洞或增加功能。 #### 5. **伪指令与宏的应用** - **代码组织**: 使用伪指令(如 `.DATA` 定义数据段、`ORG` 设置起始地址)管理内存布局[^3]。 - **宏开发**: 创建宏指令封装重复操作(如寄存器压栈/弹栈),提升代码可维护性[^3]。 #### 6. **克服硬件不透明性** - **性能瓶颈诊断**: 通过性能计数器分析缓存未命中率,手动调整数据布局(如结构体对齐)减少访问延迟。 - **规避黑盒机制**: 在无法控制流水线时,通过指令重排(如插入 `NOP`)避免流水线冲突。 --- ### 典型工作场景 | **场景** | **任务示例** | |------------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | 嵌入式系统开发 | 为微波炉控制器编写加热时序代码,精确控制时钟周期和 GPIO 引脚 | | 游戏引擎优化 | 用 SSE 指令集重写 3D 渲染循环,提升顶点变换速度 | | 操作系统内核开发 | 实现 Linux 的上下文切换函数(`switch_to`),保存/恢复寄存器状态 | | 网络安全工具开发 | 编写 Shellcode 绕过 DEP 防护,或开发反汇编引擎分析恶意软件 | --- ### 核心能力要求 - **硬件架构深度理解**:掌握 CPU 流水线、缓存层次、中断机制等。 - **二进制思维**:能将算法转化为最简指令序列(如用 `LEA` 替代算术运算)。 - **调试与反汇编技能**:熟练使用 GDB、OllyDbg 等工具分析机器码。
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