实验 2：Bomb Lab
实验环境
- Ubuntu 20.04
实验要求
这个实验首先要求对汇编有一定的掌握，所以在此就不列举汇编的相关内容了。个人感觉用到最重要也是想要入手必须要具备的知识：一是学会使用反汇编及调试工具，二是了解函数调用的栈帧。
这次的任务是破解二进制炸弹，一共有七关，六个常规关卡和一个隐藏关卡，每次我们需要输入正确的『拆弹密码』才能进入下一关，而具体的『拆弹密码』藏在汇编代码中。进入隐藏关卡的方式也在其中！这就需要我们一点一点探索蛛丝马迹了。
栈帧
想要了解栈帧的结构？我们还是先来回顾（review）以下有哪些和函数栈相关的寄存器吧。（这儿并没有包含浮点寄存器）
- 所谓调用者保存，就是可以让被调用者（自身不作为另一个调用者）随意使用，也是为了自己用到的数据不被覆盖。
- 所谓被调用者保存，恰恰与调用者保存相反。
- 函数调用一般参数传递（非浮点）前 6 个参数存于寄存器，剩下的参数按照函数定义从右向左压栈。
- 栈指针指向函数栈栈顶。
- %rax 用于保存函数调用返回值。
了解了这些寄存器，我们再来看看栈帧的结构
就拿函数 P 的栈帧来说，从栈底到栈顶的方向分别存储以下内容：
- 被保存的寄存器
- 局部变量（
sub $0x18,%rsp）
- 如果调用其他函数参数多于 6，便有参数构造区
- 调用其他函数时需要将返回地址压栈
汇编初探
想要完成拆弹任务，不但需要理解不同寄存器的常用方法，也要弄明白具体的操作符是什么意思：
类型 | 语法 | 例子 | 备注 |
常量 | 符号 $ 开头 | $-42, $0x15213 | 一定要注意十进制还是十六进制 |
寄存器 | 符号 % 开头 | %esi, %rax | 可能存的是值或者地址 |
内存地址 | 括号括起来 | (%rbx), 0x1c(%rax), 0x4(%rcx, %rdi, 0x1) | 括号实际上是去寻址的意思 |
一些汇编语句与实际命令的转换：
指令 | 效果 |
mov %rbx, %rdx | rdx = rbx |
add (%rdx), %r8 | r8 += value at rdx |
mul $3, %r8 | r8 *= 3 |
sub $1, %r8 | r8-- |
lea (%rdx, %rbx, 2), %rdx | rdx = rdx + rbx*2 |
比较与跳转是拆弹的关键，基本所有的字符判断就是通过比较来实现的，比方说
cmp b,a 会计算 a-b 的值，test b, a 会计算 a&b，注意运算符的顺序。例如cmpl %r9, %r10 jg 8675309
等同于
if %r10 > %r9, jump to 8675309各种不同的跳转：
指令 | 效果 |
jmp | Always jump |
je/jz | Jump if eq / zero |
jne/jnz | Jump if !eq / !zero |
jg | Jump if greater |
jge | Jump if greater / eq |
jl | Jump if less |
jle | Jump if less / eq |
ja | Jump if above(unsigned >) |
jae | Jump if above / equal |
jb | Jump if below(unsigned <) |
jbe | Jump if below / equal |
js | Jump if sign bits is 1(neg) |
jns | Jump if sign bit is 0 (pos) |
x | x |
举几个例子
cmp $0x15213, %r12 jge deadbeef
若
%r12 >= 0x15213，则跳转到 0xdeadeefcmp %rax, %rdi jae 15213b
如果
%rdi 的无符号值大于等于 %rax，则跳转到 0x15213btest %r8, %r8 jnz (%rsi)
如果
%r8 & %r8 不为零，那么跳转到 %rsi 存着的地址中。# 检查符号表 # 然后可以寻找跟 bomb 有关的内容 objdump -t bomb | less # 反编译 # 搜索 explode_bomb objdump -d bomb > bomb.txt # 显示所有字符 strings bomb | less
GDB 介绍
# 启动gdb，开始调试 gdb bomb # 获取帮助 help # 设置断点 b explode_bomb # break explode_bomb同样可以执行 b phase_1 # 开始运行 run # 检查汇编 会给出对应的代码的汇编 disas # 查看寄存器内容 info r # info registers同样可以执行 # 查看内存中字符串 print (char*)($edi) print (char*)(0x402400) x/s 0x402400 # 打印指定寄存器 print $rsp
用 ctl+c 可以退出，每次进入都要设置断点（保险起见），炸弹会用
sscanf 来读取字符串，到底需要输入什么。GDB安装
方法一：
apt-get打开终端，在终端里输入以下指令：
apt-get update apt-get install gdb
安装时需要选择 y 来确认安装 gdb。
方法二：
在网址：http://ftp.gnu.org/gnu/gdb下载gdb源码包或者直接用wget命令下载：
wget http://ftp.gnu.org/gnu/gdb/gdb-8.0.1.tar.gz会下载到当前目录下。
使用
tar -zxvf 命令解压缩你下载的源码包安装完毕后，使用
gdb -v查看是否安装完成
GDB基础命令
命令 | 功能 |
gdb filename | 开始调试 |
run | 开始运行 |
run 1 2 3 | 开始运行,并且传入参数1，2，3 |
kill | 停止运行 |
quit | 退出gdb |
break sum | 在sum函数的开头设置断点 |
break *0x8048c3 | 在0x8048c3的地址处设置断点 |
delete 1 | 删除断点1 |
clear sum | 删除在sum函数入口的断点 |
stepi | 运行一条指令 |
stepi 4 | 运行4条指令 |
continue | 运行到下一个断点 |
disas sum | 反汇编sum函数 |
disas 0X12345 | 反汇编入口在0x12345的函数 |
print /x /d /t $rax | 将rax里的内容以16进制，10进制，2进制的形式输出 |
print 0x888 | 输出0x888的十进制形式 |
print (int)0x123456 | 将0x123456地址所存储的内容以数字形式输出 |
print (char*)0x123456 | 输出存储在0x123456的字符串 |
x/w $rsp | 解析在rsp所指向位置的word |
x/2w $rsp | 解析在rsp所指向位置的两个word |
x/2wd $rsp | 解析在rsp所指向位置的word，以十进制形式输出 |
info registers | 寄存器信息 |
info functions | 函数信息 |
info stack | 栈信息 |
实验过程
从main函数开始分析下反汇编。
0000000000400da0 <main>: 400da0: 53 push %rbx 400da1: 83 ff 01 cmp $0x1,%edi #if (argc == 1) 400da4: 75 10 jne 400db6 <main+0x16> # 不相等就跳转到400db6 400da6: 48 8b 05 9b 29 20 00 mov 0x20299b(%rip),%rax # 603748 <stdin@@GLIBC_2.2.5> 400dad: 48 89 05 b4 29 20 00 mov %rax,0x2029b4(%rip) # 603768 <infile> 相等就读取输入 400db4: eb 63 jmp 400e19 <main+0x79> #跳转到initialize_bomb 400db6: 48 89 f3 mov %rsi,%rbx 400db9: 83 ff 02 cmp $0x2,%edi #else if (argc == 2) 400dbc: 75 3a jne 400df8 <main+0x58> #不相等跳转到400df8 400dbe: 48 8b 7e 08 mov 0x8(%rsi),%rdi 400dc2: be b4 22 40 00 mov $0x4022b4,%esi 400dc7: e8 44 fe ff ff callq 400c10 <fopen@plt> 400dcc: 48 89 05 95 29 20 00 mov %rax,0x202995(%rip) # 603768 <infile> 400dd3: 48 85 c0 test %rax,%rax 400dd6: 75 41 jne 400e19 <main+0x79> #跳转到initialize_bomb 400dd8: 48 8b 4b 08 mov 0x8(%rbx),%rcx 400ddc: 48 8b 13 mov (%rbx),%rdx 400ddf: be b6 22 40 00 mov $0x4022b6,%esi 400de4: bf 01 00 00 00 mov $0x1,%edi #传参 400de9: e8 12 fe ff ff callq 400c00 <__printf_chk@plt> #printf("%s: Error: Couldn't open %s\n", argv[0], argv[1]); 400dee: bf 08 00 00 00 mov $0x8,%edi 400df3: e8 28 fe ff ff callq 400c20 <exit@plt> #exit(8); 400df8: 48 8b 16 mov (%rsi),%rdx 400dfb: be d3 22 40 00 mov $0x4022d3,%esi 400e00: bf 01 00 00 00 mov $0x1,%edi 400e05: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax #传参 400e0a: e8 f1 fd ff ff callq 400c00 <__printf_chk@plt> #printf("Usage: %s [<input_file>]\n", argv[0]); 400e0f: bf 08 00 00 00 mov $0x8,%edi 400e14: e8 07 fe ff ff callq 400c20 <exit@plt> #exit(8); 400e19: e8 84 05 00 00 callq 4013a2 <initialize_bomb> #调用initialize_bomb(); 400e1e: bf 38 23 40 00 mov $0x402338,%edi 400e23: e8 e8 fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> #printf("Welcome to my fiendish little bomb. You have 6 phases with\n"); 400e28: bf 78 23 40 00 mov $0x402378,%edi 400e2d: e8 de fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> #printf("which to blow yourself up. Have a nice day!\n"); 400e32: e8 67 06 00 00 callq 40149e <read_line> #调用read_line(); 400e37: 48 89 c7 mov %rax,%rdi #传参 400e3a: e8 a1 00 00 00 callq 400ee0 <phase_1> #调用phase_1(); 400e3f: e8 80 07 00 00 callq 4015c4 <phase_defused> #调用phase_defused(); 400e44: bf a8 23 40 00 mov $0x4023a8,%edi 400e49: e8 c2 fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> #printf("Phase 1 defused. How about the next one?\n"); 400e4e: e8 4b 06 00 00 callq 40149e <read_line> #调用read_line(); 400e53: 48 89 c7 mov %rax,%rdi #传参 400e56: e8 a1 00 00 00 callq 400efc <phase_2> #调用phase_2(); 400e5b: e8 64 07 00 00 callq 4015c4 <phase_defused> 400e60: bf ed 22 40 00 mov $0x4022ed,%edi 400e65: e8 a6 fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> 400e6a: e8 2f 06 00 00 callq 40149e <read_line> 400e6f: 48 89 c7 mov %rax,%rdi 400e72: e8 cc 00 00 00 callq 400f43 <phase_3> #调用phase_3(); 400e77: e8 48 07 00 00 callq 4015c4 <phase_defused> 400e7c: bf 0b 23 40 00 mov $0x40230b,%edi 400e81: e8 8a fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> 400e86: e8 13 06 00 00 callq 40149e <read_line> 400e8b: 48 89 c7 mov %rax,%rdi 400e8e: e8 79 01 00 00 callq 40100c <phase_4> #调用phase_4(); 400e93: e8 2c 07 00 00 callq 4015c4 <phase_defused> 400e98: bf d8 23 40 00 mov $0x4023d8,%edi 400e9d: e8 6e fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> 400ea2: e8 f7 05 00 00 callq 40149e <read_line> 400ea7: 48 89 c7 mov %rax,%rdi 400eaa: e8 b3 01 00 00 callq 401062 <phase_5> #调用phase_4(); 400eaf: e8 10 07 00 00 callq 4015c4 <phase_defused> 400eb4: bf 1a 23 40 00 mov $0x40231a,%edi 400eb9: e8 52 fc ff ff callq 400b10 <puts@plt> 400ebe: e8 db 05 00 00 callq 40149e <read_line> 400ec3: 48 89 c7 mov %rax,%rdi 400ec6: e8 29 02 00 00 callq 4010f4 <phase_6> #调用phase_4(); 400ecb: e8 f4 06 00 00 callq 4015c4 <phase_defused> 400ed0: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 400ed5: 5b pop %rbx 400ed6: c3 retq
大概分析了下主函数，主要还是传参和函数的调用，想要得出结果还是要看phase_1 ~ phase_6这些函数的反汇编。
Phase 1
查看
bomb.c 得到 Phase 1 相关的 C 代码。input = read_line(); /* Get input */ phase_1(input); /* Run the phase */ phase_defused(); /* Drat! They figured it out! * Let me know how they did it. */ printf("Phase 1 defused. How about the next one?\n");
可以看出，程序先使用
read_line() 函数读取输入，并让 input 变量指向它。然后将其传给 phase_1。此时 char 指针应该存储在 4(%esp) 中。然后查看 phase_1 的反汇编代码。包括 read_line 之类的函数并不需要详细了解，因为我们可以很容易看出来它干了什么。0000000000400ee0 <phase_1>: 400ee0: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp 400ee4: be 00 24 40 00 mov $0x402400,%esi 400ee9: e8 4a 04 00 00 callq 401338 <strings_not_equal> 400eee: 85 c0 test %eax,%eax 400ef0: 74 05 je 400ef7 <phase_1+0x17> 400ef2: e8 43 05 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 400ef7: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp 400efb: c3 retq
read_line函数会将读入字符串地址存放在rdi 和rsi中，strings_not_equal函数会使用edi和esi中的值当做两个字符址，并且判断他们是否相等，相等返回0
再看phase_1函数首先将0x402400这个赋值给esi，然后调用strings_not_equal, 刚才分析了，在每次调用phase_n之前都会先调用read_line读入一行并且放在edi和esi。显然这里是调用字符串比较函数比较我们输入的字符串和存放在0x402400地址的字符串是否相等，紧接着调用test指令，如果eax为0也就是两个字符串相等就跳转到函数结尾，否则调用explode_bomb函数，这个就是引爆炸弹的函数。到这里答案也就出来了，我们需要输入的就是存放在0x402400处的字符串。接下来用gdb开始调试
print (char*)0x402400
Phase 2
0000000000400efc <phase_2>: 400efc: 55 push %rbp 400efd: 53 push %rbx 400efe: 48 83 ec 28 sub $0x28,%rsp 400f02: 48 89 e6 mov %rsp,%rsi 400f05: e8 52 05 00 00 callq 40145c <read_six_numbers> # 读入六个数，第一 个存在($rsp)处 400f0a: 83 3c 24 01 cmpl $0x1,(%rsp) # 第一个数和1比较 400f0e: 74 20 je 400f30 <phase_2+0x34> # 等于１跳转 400f10: e8 25 05 00 00 callq 40143a <explode_bomb># 否则爆炸 400f15: eb 19 jmp 400f30 <phase_2+0x34> 400f17: 8b 43 fc mov -0x4(%rbx),%eax # 取出rbx-4处的值赋给eax 400f1a: 01 c0 add %eax,%eax # eax = eax *2 400f1c: 39 03 cmp %eax,(%rbx) # 比较eax*2和rbx处的值,注意:eax是 ebx-4处的值，即将rbx和前一个数的两倍比较 400f1e: 74 05 je 400f25 <phase_2+0x29> 400f20: e8 15 05 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 400f25: 48 83 c3 04 add $0x4,%rbx 400f29: 48 39 eb cmp %rbp,%rbx 400f2c: 75 e9 jne 400f17 <phase_2+0x1b> 400f2e: eb 0c jmp 400f3c <phase_2+0x40> 400f30: 48 8d 5c 24 04 lea 0x4(%rsp),%rbx 400f35: 48 8d 6c 24 18 lea 0x18(%rsp),%rbp 400f3a: eb db jmp 400f17 <phase_2+0x1b> 400f3c: 48 83 c4 28 add $0x28,%rsp 400f40: 5b pop %rbx 400f41: 5d pop %rbp 400f42: c3 retq
根据第五行，调用了
read_six_numbers这个函数，显然这次要求的输入是6个数字，根据第八行和第九行，第一个数字必须是1，否则会爆炸，我们观察到如果第一个数字是1，跳转到+52，也就是lea 0x4(%rsp)%rbx，%rsp是栈指针的地址，每个int的数据长度为4个bytes，这句话的意思就是说读取下一个数字的地址，存入%rbx里。对于
read_six_numbers可以将其反汇编:disas read_six_numbers
Dump of assembler code for function read_six_numbers: 0x000000000040145c <+0>: sub $0x18,%rsp 0x0000000000401460 <+4>: mov %rsi,%rdx 0x0000000000401463 <+7>: lea 0x4(%rsi),%rcx 0x0000000000401467 <+11>: lea 0x14(%rsi),%rax 0x000000000040146b <+15>: mov %rax,0x8(%rsp) 0x0000000000401470 <+20>: lea 0x10(%rsi),%rax 0x0000000000401474 <+24>: mov %rax,(%rsp) 0x0000000000401478 <+28>: lea 0xc(%rsi),%r9 0x000000000040147c <+32>: lea 0x8(%rsi),%r8 0x0000000000401480 <+36>: mov $0x4025c3,%esi 0x0000000000401485 <+41>: mov $0x0,%eax 0x000000000040148a <+46>: callq 0x400bf0 <__isoc99_sscanf@plt> 0x000000000040148f <+51>: cmp $0x5,%eax 0x0000000000401492 <+54>: jg 0x401499 <read_six_numbers+61> 0x0000000000401494 <+56>: callq 0x40143a <explode_bomb> 0x0000000000401499 <+61>: add $0x18,%rsp 0x000000000040149d <+65>: retq
下一行有个奇怪的数值0x18，十进制为24，24/4=6正好是6个数字，这一行的目的就是设置一个结束点，放在%rbp中，然后回到+27.
仔细分析27行，不难发现，这段程序是在循环判断一个数组是否为公比为2的等比数列，如果不是则引爆炸弹，由于第一个数字是1，我们不难得出答案：
1 2 4 8 16 32
Phase 3
观察Phase 3函数
0000000000400f43 <phase_3>: 400f43: 48 83 ec 18 sub $0x18,%rsp 400f47: 48 8d 4c 24 0c lea 0xc(%rsp),%rcx 400f4c: 48 8d 54 24 08 lea 0x8(%rsp),%rdx 400f51: be cf 25 40 00 mov $0x4025cf,%esi 400f56: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 400f5b: e8 90 fc ff ff callq 400bf0 <__isoc99_sscanf@plt> 400f60: 83 f8 01 cmp $0x1,%eax 400f63: 7f 05 jg 400f6a <phase_3+0x27> 400f65: e8 d0 04 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 400f6a: 83 7c 24 08 07 cmpl $0x7,0x8(%rsp) 400f6f: 77 3c ja 400fad <phase_3+0x6a> 400f71: 8b 44 24 08 mov 0x8(%rsp),%eax 400f75: ff 24 c5 70 24 40 00 jmpq *0x402470(,%rax,8) 400f7c: b8 cf 00 00 00 mov $0xcf,%eax 400f81: eb 3b jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400f83: b8 c3 02 00 00 mov $0x2c3,%eax 400f88: eb 34 jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400f8a: b8 00 01 00 00 mov $0x100,%eax 400f8f: eb 2d jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400f91: b8 85 01 00 00 mov $0x185,%eax 400f96: eb 26 jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400f98: b8 ce 00 00 00 mov $0xce,%eax 400f9d: eb 1f jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400f9f: b8 aa 02 00 00 mov $0x2aa,%eax 400fa4: eb 18 jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400fa6: b8 47 01 00 00 mov $0x147,%eax 400fab: eb 11 jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400fad: e8 88 04 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 400fb2: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 400fb7: eb 05 jmp 400fbe <phase_3+0x7b> 400fb9: b8 37 01 00 00 mov $0x137,%eax 400fbe: 3b 44 24 0c cmp 0xc(%rsp),%eax 400fc2: 74 05 je 400fc9 <phase_3+0x86> 400fc4: e8 71 04 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 400fc9: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp 400fcd: c3 retq
这段代码一上来调用了
sscanf函数，通过查文档发现，这个函数是用来解析字符串里的数字，按照规定格式存到另一个字符串里，并返回所解析的数字的个数，第二个参数就是解析格式，print (char*)0x4025cf，发现格式字符串为“%d %d”，也就是两个int数字.
第7行，第8行说明输入的参数个数要大于1。第11行将第一个参数
0x8(%rsp) 和7比较，大于7则爆炸，说明输入的参数要小于等于7，同时ja为无符号跳转，则参数还有大于0，因此得出第一个参数的范围[0,7]。第14行为间接跳转，以 *0x402470 处的值为基地址，再加上8 * %rax 进行跳转，不同的 %rax 跳转到不同的位置。在内存中输入的六个数字分布如下：
分割出来的代码用类C语言可以表示为：
void phase_2() {//Number in %rsp,Edge in %rbp,(%register)表示寻址得到的值 if((%rsp)==1) //保证第一个数是1 { goto Label_400f30; } Label_400f17: %eax=(%rbx-0x4); %eax=2*%eax; if((%rbx)!=%eax) //保证后一个数为前一个数的两倍 { explode_bomb(); } %rbx=%rbx+0x4; if(%rbx==%rbp) { return; } else { goto Label_400f17; } Label_400f30: %rbx=%rsp+0x4; %rbp=%rsp+0x18; goto Label_400f17; }
所以根据第一个值决定跳转位置的代码非常明显：
jmpq *0x402470(,%rax,8)。我们可以使用 GDB 在查看跳转表的内容：
这样我们就得到了跳转表：
值 | 目标值 |
0 | 207 |
1 | 311 |
2 | 707 |
3 | 256 |
4 | 389 |
5 | 206 |
6 | 682 |
7 | 327 |
也就是所，上表中的任意一对值都可以解除炸弹。
phase_4
000000000040100c <phase_4>: 40100c: 48 83 ec 18 sub $0x18,%rsp 401010: 48 8d 4c 24 0c lea 0xc(%rsp),%rcx 401015: 48 8d 54 24 08 lea 0x8(%rsp),%rdx 40101a: be cf 25 40 00 mov $0x4025cf,%esi 40101f: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 401024: e8 c7 fb ff ff callq 400bf0 <__isoc99_sscanf@plt> 401029: 83 f8 02 cmp $0x2,%eax 40102c: 75 07 jne 401035 <phase_4+0x29> 40102e: 83 7c 24 08 0e cmpl $0xe,0x8(%rsp) 401033: 76 05 jbe 40103a <phase_4+0x2e> 401035: e8 00 04 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 40103a: ba 0e 00 00 00 mov $0xe,%edx 40103f: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi 401044: 8b 7c 24 08 mov 0x8(%rsp),%edi 401048: e8 81 ff ff ff callq 400fce <func4> 40104d: 85 c0 test %eax,%eax 40104f: 75 07 jne 401058 <phase_4+0x4c> 401051: 83 7c 24 0c 00 cmpl $0x0,0xc(%rsp) 401056: 74 05 je 40105d <phase_4+0x51> 401058: e8 dd 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 40105d: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp 401061: c3 retq
从第5行看起，0x4025cf指向的地方存储的仍然是 两个int型整数。第8行和2比较，说明输入参数的个数为2。第10行和14比较，说明输入的第一个参数一定要小于14。第13,14,15行向func4（）传递三个参数0x8(%rsp),0,14 。第17行测试函数返回值是否为0，要想不爆炸，函数返回值一定要为0。第19行说明输入的第二个参数一定要为0。
所以，我们要确定的是当输入的第一个参数为多少的时候，fun4（）的返回值为0。下面看下fun4（）的反汇编。
0000000000400fce <func4>: 400fce: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp 400fd2: 89 d0 mov %edx,%eax 400fd4: 29 f0 sub %esi,%eax 400fd6: 89 c1 mov %eax,%ecx 400fd8: c1 e9 1f shr $0x1f,%ecx 400fdb: 01 c8 add %ecx,%eax 400fdd: d1 f8 sar %eax 400fdf: 8d 0c 30 lea (%rax,%rsi,1),%ecx 400fe2: 39 f9 cmp %edi,%ecx 400fe4: 7e 0c jle 400ff2 <func4+0x24> 400fe6: 8d 51 ff lea -0x1(%rcx),%edx 400fe9: e8 e0 ff ff ff callq 400fce <func4> 400fee: 01 c0 add %eax,%eax 400ff0: eb 15 jmp 401007 <func4+0x39> 400ff2: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 400ff7: 39 f9 cmp %edi,%ecx 400ff9: 7d 0c jge 401007 <func4+0x39> 400ffb: 8d 71 01 lea 0x1(%rcx),%esi 400ffe: e8 cb ff ff ff callq 400fce <func4> 401003: 8d 44 00 01 lea 0x1(%rax,%rax,1),%eax 401007: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp 40100b: c3 retq
将汇编翻译为C如下所示：
//x: %edi y:%esi z:%edx k: %ecx t:%eax void func4(int x,int y,int z) {//x in %rdi,y in %rsi,z in %rdx,t in %rax,k in %ecx //y的初始值为0，z的初始值为14 int t=z-y; int k=t>>31; t=(t+k)>>1; k=t+y; if(k>x) { z=k-1; func4(x,y,z); t=2t; return; } else { t=0; if(k<x) { y=k+1; func4(x,y,z); t=2*t+1; return; } else { return; } } }
当x == k时，返回值为0。所以第一个参数为7。
phase_5
0000000000401062 <phase_5>: 401062: 53 push %rbx 401063: 48 83 ec 20 sub $0x20,%rsp 401067: 48 89 fb mov %rdi,%rbx 40106a: 64 48 8b 04 25 28 00 mov %fs:0x28,%rax 401071: 00 00 401073: 48 89 44 24 18 mov %rax,0x18(%rsp) 401078: 31 c0 xor %eax,%eax 40107a: e8 9c 02 00 00 callq 40131b <string_length> 40107f: 83 f8 06 cmp $0x6,%eax 401082: 74 4e je 4010d2 <phase_5+0x70> 401084: e8 b1 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 401089: eb 47 jmp 4010d2 <phase_5+0x70> 40108b: 0f b6 0c 03 movzbl (%rbx,%rax,1),%ecx 40108f: 88 0c 24 mov %cl,(%rsp) 401092: 48 8b 14 24 mov (%rsp),%rdx 401096: 83 e2 0f and $0xf,%edx 401099: 0f b6 92 b0 24 40 00 movzbl 0x4024b0(%rdx),%edx 4010a0: 88 54 04 10 mov %dl,0x10(%rsp,%rax,1) 4010a4: 48 83 c0 01 add $0x1,%rax 4010a8: 48 83 f8 06 cmp $0x6,%rax 4010ac: 75 dd jne 40108b <phase_5+0x29> 4010ae: c6 44 24 16 00 movb $0x0,0x16(%rsp) 4010b3: be 5e 24 40 00 mov $0x40245e,%esi 4010b8: 48 8d 7c 24 10 lea 0x10(%rsp),%rdi 4010bd: e8 76 02 00 00 callq 401338 <strings_not_equal> 4010c2: 85 c0 test %eax,%eax 4010c4: 74 13 je 4010d9 <phase_5+0x77> 4010c6: e8 6f 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 4010cb: 0f 1f 44 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1) 4010d0: eb 07 jmp 4010d9 <phase_5+0x77> 4010d2: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 4010d7: eb b2 jmp 40108b <phase_5+0x29> 4010d9: 48 8b 44 24 18 mov 0x18(%rsp),%rax 4010de: 64 48 33 04 25 28 00 xor %fs:0x28,%rax 4010e5: 00 00 4010e7: 74 05 je 4010ee <phase_5+0x8c> 4010e9: e8 42 fa ff ff callq 400b30 <__stack_chk_fail@plt> 4010ee: 48 83 c4 20 add $0x20,%rsp 4010f2: 5b pop %rbx 4010f3: c3 retq
关卡 5 的第7行 ~ 13行要求我们输入一个长度为 6 的字符串，否则就引爆。
0000000000401062 <phase_5>: 401062: 53 push %rbx 401063: 48 83 ec 20 sub $0x20,%rsp 401067: 48 89 fb mov %rdi,%rbx 40106a: 64 48 8b 04 25 28 00 mov %fs:0x28,%rax 401071: 00 00 401073: 48 89 44 24 18 mov %rax,0x18(%rsp) 401078: 31 c0 xor %eax,%eax 40107a: e8 9c 02 00 00 callq 40131b <string_length> 40107f: 83 f8 06 cmp $0x6,%eax 401082: 74 4e je 4010d2 <phase_5+0x70> 401084: e8 b1 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
接下来代码每次从字符串中取出一个字符，并做变换：
40108b: 0f b6 0c 03 movzbl (%rbx,%rax,1),%ecx 40108f: 88 0c 24 mov %cl,(%rsp) 401092: 48 8b 14 24 mov (%rsp),%rdx 401096: 83 e2 0f and $0xf,%edx 401099: 0f b6 92 b0 24 40 00 movzbl 0x4024b0(%rdx),%edx 4010a0: 88 54 04 10 mov %dl,0x10(%rsp,%rax,1) 4010a4: 48 83 c0 01 add $0x1,%rax 4010a8: 48 83 f8 06 cmp $0x6,%rax 4010ac: 75 dd jne 40108b <phase_5+0x29> 4010ae: c6 44 24 16 00 movb $0x0,0x16(%rsp)
第15行 ~ 23行为一个循环。输入的字符串存储在%rbx中，第15行表示把输入字符串的第
%eax个字符的ASCII码值给%ecx，%cl为%ecx的低8位，所以第16行为取%ecx的低八位。第18行表示再取低4位。
第19行的
0x4024b0查看内容为maduiersnfotvbyl，这句话的意思是以0x4024b0为基地址，以%rdx为偏移，从maduiersnfotvbyl字符串中取字符的低32位，结果放在%edx中。第20行，
%dl中的值应为0x4024b0+%rdx表示的字符，将其赋值给0x10(%rsp,%rax,1)，最后计数器%rax+1。第22行，表示是否循环够了6次。
第25行，
0x40245e字符串为flyers，比较两个字符串，如果%eax为0（两个字符串相同），则解除炸弹，否则爆炸。所以，0x4024b0 + %rdx = {flyers的ASCII码}。
我们不知道变换方法是什么，但是代码中有一个突兀的地址，我们打印地址中的内容：
x/sb 0x4024b0
里面开头是一段奇怪的字符：”
maduiersnfotvbyl”然后，将变换后的字符串和存储在 0x40245e 的字符串作比较，判断是否相当，如果相等，最解除成功。所以我们查看目标字符串：
x/sb 0x40245e
在有了目标字符串后，我们现在知道了上述的字符串可以看做是一张查找表，可以得到对应关系：
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | a | b | c | d | e | f |
m | a | d | u | i | e | r | s | n | f | o | t | v | b | y | l |
flyers对应的ascii值 0x66 0x6c 0x79 0x65 0x72 0x73。
- 与0x4024b0内存地址开始的查找表比较获得偏移量 0x9 0xF 0xE 0x5 0x6 0x72。
- 因此输入长度为6的字符串中每个字符的低4bit的值分别为0x9 0xF 0xE 0x5 0x6 0x72。
- 若输入为大写字母,将低4bit的值加上0x40,获得输入字符串IONEFG。
- 若输入为小写字母,将低4bit的值加上0x60,获得输入字符串ionefg。
所以，我们要得到 “flyers”，就应该输入“
9 f e 5 6 7”，将数字对应到 ASCII 码中的字符，可以得到“IONEFG”。
phase_6
00000000004010f4 <phase_6>: 4010f4: 41 56 push %r14 4010f6: 41 55 push %r13 4010f8: 41 54 push %r12 4010fa: 55 push %rbp 4010fb: 53 push %rbx 4010fc: 48 83 ec 50 sub $0x50,%rsp 401100: 49 89 e5 mov %rsp,%r13 401103: 48 89 e6 mov %rsp,%rsi 401106: e8 51 03 00 00 callq 40145c <read_six_numbers> 40110b: 49 89 e6 mov %rsp,%r14 40110e: 41 bc 00 00 00 00 mov $0x0,%r12d 401114: 4c 89 ed mov %r13,%rbp 401117: 41 8b 45 00 mov 0x0(%r13),%eax 40111b: 83 e8 01 sub $0x1,%eax 40111e: 83 f8 05 cmp $0x5,%eax 401121: 76 05 jbe 401128 <phase_6+0x34> 401123: e8 12 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 401128: 41 83 c4 01 add $0x1,%r12d 40112c: 41 83 fc 06 cmp $0x6,%r12d 401130: 74 21 je 401153 <phase_6+0x5f> 401132: 44 89 e3 mov %r12d,%ebx 401135: 48 63 c3 movslq %ebx,%rax 401138: 8b 04 84 mov (%rsp,%rax,4),%eax 40113b: 39 45 00 cmp %eax,0x0(%rbp) 40113e: 75 05 jne 401145 <phase_6+0x51> 401140: e8 f5 02 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 401145: 83 c3 01 add $0x1,%ebx 401148: 83 fb 05 cmp $0x5,%ebx 40114b: 7e e8 jle 401135 <phase_6+0x41> 40114d: 49 83 c5 04 add $0x4,%r13 401151: eb c1 jmp 401114 <phase_6+0x20> 401153: 48 8d 74 24 18 lea 0x18(%rsp),%rsi 401158: 4c 89 f0 mov %r14,%rax 40115b: b9 07 00 00 00 mov $0x7,%ecx 401160: 89 ca mov %ecx,%edx 401162: 2b 10 sub (%rax),%edx 401164: 89 10 mov %edx,(%rax) 401166: 48 83 c0 04 add $0x4,%rax 40116a: 48 39 f0 cmp %rsi,%rax 40116d: 75 f1 jne 401160 <phase_6+0x6c> 40116f: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi 401174: eb 21 jmp 401197 <phase_6+0xa3> 401176: 48 8b 52 08 mov 0x8(%rdx),%rdx 40117a: 83 c0 01 add $0x1,%eax 40117d: 39 c8 cmp %ecx,%eax 40117f: 75 f5 jne 401176 <phase_6+0x82> 401181: eb 05 jmp 401188 <phase_6+0x94> 401183: ba d0 32 60 00 mov $0x6032d0,%edx 401188: 48 89 54 74 20 mov %rdx,0x20(%rsp,%rsi,2) 40118d: 48 83 c6 04 add $0x4,%rsi 401191: 48 83 fe 18 cmp $0x18,%rsi 401195: 74 14 je 4011ab <phase_6+0xb7> 401197: 8b 0c 34 mov (%rsp,%rsi,1),%ecx 40119a: 83 f9 01 cmp $0x1,%ecx 40119d: 7e e4 jle 401183 <phase_6+0x8f> 40119f: b8 01 00 00 00 mov $0x1,%eax 4011a4: ba d0 32 60 00 mov $0x6032d0,%edx 4011a9: eb cb jmp 401176 <phase_6+0x82> 4011ab: 48 8b 5c 24 20 mov 0x20(%rsp),%rbx 4011b0: 48 8d 44 24 28 lea 0x28(%rsp),%rax 4011b5: 48 8d 74 24 50 lea 0x50(%rsp),%rsi 4011ba: 48 89 d9 mov %rbx,%rcx 4011bd: 48 8b 10 mov (%rax),%rdx 4011c0: 48 89 51 08 mov %rdx,0x8(%rcx) 4011c4: 48 83 c0 08 add $0x8,%rax 4011c8: 48 39 f0 cmp %rsi,%rax 4011cb: 74 05 je 4011d2 <phase_6+0xde> 4011cd: 48 89 d1 mov %rdx,%rcx 4011d0: eb eb jmp 4011bd <phase_6+0xc9> 4011d2: 48 c7 42 08 00 00 00 movq $0x0,0x8(%rdx) 4011d9: 00 4011da: bd 05 00 00 00 mov $0x5,%ebp 4011df: 48 8b 43 08 mov 0x8(%rbx),%rax 4011e3: 8b 00 mov (%rax),%eax 4011e5: 39 03 cmp %eax,(%rbx) 4011e7: 7d 05 jge 4011ee <phase_6+0xfa> 4011e9: e8 4c 02 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 4011ee: 48 8b 5b 08 mov 0x8(%rbx),%rbx 4011f2: 83 ed 01 sub $0x1,%ebp 4011f5: 75 e8 jne 4011df <phase_6+0xeb> 4011f7: 48 83 c4 50 add $0x50,%rsp 4011fb: 5b pop %rbx 4011fc: 5d pop %rbp 4011fd: 41 5c pop %r12 4011ff: 41 5d pop %r13 401201: 41 5e pop %r14 401203: c3 retq
关卡 6 需要仔细分析，通过使用 GDB 单步运行的方法来分析了运行过程。
首先，函数要求读入 6 个数，并确认个数是否为 6。
00000000004010f4 <phase_6>: 4010f4: 41 56 push %r14 4010f6: 41 55 push %r13 4010f8: 41 54 push %r12 4010fa: 55 push %rbp 4010fb: 53 push %rbx 4010fc: 48 83 ec 50 sub $0x50,%rsp 401100: 49 89 e5 mov %rsp,%r13 401103: 48 89 e6 mov %rsp,%rsi 401106: e8 51 03 00 00 callq 40145c <read_six_numbers> 40110b: 49 89 e6 mov %rsp,%r14 40110e: 41 bc 00 00 00 00 mov $0x0,%r12d 401114: 4c 89 ed mov %r13,%rbp 401117: 41 8b 45 00 mov 0x0(%r13),%eax 40111b: 83 e8 01 sub $0x1,%eax 40111e: 83 f8 05 cmp $0x5,%eax 401121: 76 05 jbe 401128 <phase_6+0x34> 401123: e8 12 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
然后，通过双重循环，判断 6 个数之间不存在重复
401138: 8b 04 84 mov (%rsp,%rax,4),%eax 40113b: 39 45 00 cmp %eax,0x0(%rbp) 40113e: 75 05 jne 401145 <phase_6+0x51> 401140: e8 f5 02 00 00 callq 40143a <explode_bomb> 401145: 83 c3 01 add $0x1,%ebx 401148: 83 fb 05 cmp $0x5,%ebx 40114b: 7e e8 jle 401135 <phase_6+0x41> 40114d: 49 83 c5 04 add $0x4,%r13 401151: eb c1 jmp 401114 <phase_6+0x20> 401153: 48 8d 74 24 18 lea 0x18(%rsp),%rsi 401158: 4c 89 f0 mov %r14,%rax 40115b: b9 07 00 00 00 mov $0x7,%ecx 401160: 89 ca mov %ecx,%edx 401162: 2b 10 sub (%rax),%edx 401164: 89 10 mov %edx,(%rax) 401166: 48 83 c0 04 add $0x4,%rax 40116a: 48 39 f0 cmp %rsi,%rax 40116d: 75 f1 jne 401160 <phase_6+0x6c> 40116f: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi 401174: eb 21 jmp 401197 <phase_6+0xa3> 401176: 48 8b 52 08 mov 0x8(%rdx),%rdx 40117a: 83 c0 01 add $0x1,%eax 40117d: 39 c8 cmp %ecx,%eax 40117f: 75 f5 jne 401176 <phase_6+0x82>
这里有一个细节，就是这段代码保存了和 7 的差：
401158: 4c 89 f0 mov %r14,%rax 40115b: b9 07 00 00 00 mov $0x7,%ecx 401160: 89 ca mov %ecx,%edx
通过分析这个结构，我们可以看到它是一个链表，定义类似于:
struct Node { int value; int index; struct node *next; }
接下来，代码要求由大到小获取链表中的值，所以我们打印链表的节点值：
从大到小排列他们的索引分别是：3 4 5 6 1 2，考虑被 7 减的操作，所以答案是：4 3 2 1 6
总结
- 学会了 GDB 的使用方法，对调试又有了一定的认识
- 学会理解了栈帧的设计
- 熟悉了一些常用寄存器的用途
- 熟悉了 AT&T x86-64 汇编指令