CSAPP二進位制炸彈實驗 bomb lab詳細解析
前段時間剛剛做完bomb lab實驗，記錄一下我做CSAPP 二進位制炸彈實驗的詳細過程。有什麼問題可以在評論中指出，一起進步。
實驗準備
首先需要下載相關的資料。
程式碼：http://csapp.cs.cmu.edu/3e/bomb.tar
GDB命令文件：http://csapp.cs.cmu.edu/3e/docs/gdbnotes-x86-64.pdf
說明：http://csapp.cs.cmu.edu/3e/bomblab.pdf
README：http://csapp.cs.cmu.edu/3e/REA
實驗環境是基於linux x86-64，目的是培養看懂反彙編程式碼的能力，以及利用gdb進行除錯的能力。程式碼檔案解壓後有一個bomb和bomb.c，bomb是實驗的可執行程式，bomb.c是實驗的main函式(裡面隱藏了若干函式，需要我們通過bomb的可執行檔案進行反彙編，去搜尋六個關卡的答案)
第一步：objdump -d bomb > bomb.s將反彙編程式碼放在bomb.s文字中方便檢視
第二步：Ctrl+F快捷鍵搜尋phase_1，這是第一關的反彙編程式碼，我們要基於此進行拆炸彈。
第三步：仔細分析找到的反彙編程式碼，在終端中執行 gdb bomb，輸入r就開啟了該實驗，需要輸入正確的字串才能過關。
實驗過程需要通過gdb獲得一些資訊找到答案，列舉一下我用到的gdb除錯命令：
b：設定斷點。 如b phase_1，表示在phase1函式中設斷點
r：執行，直到第一個斷點處停止。
ni：單步執行。
x/8x 0x400124：以十六進位制列印0x400124的8位元組內容
x/8d 0x400124：以十進位制列印0x400124的8位元組內容
x/2s 0x400124：列印地址0x400124開頭的字串
info reg：列印暫存器的值。
好的，現在我們開始第一關的分析。
第一關
1.phase_1主函式：
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>
// call一個比較字串的函式,兩字串不相等則返回1，相等則返回0
400eee: 85 c0 test %eax,%eax
400ef0: 74 05 je 400ef7 <phase_1+0x17>
// 若等於0,則正常返回，不然爆炸
400ef2: e8 43 05 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
400ef7: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
400efb: c3 retq
phase_1邏輯很清楚，呼叫strings_not_equal函式，若返回0則成功，返回1則bomb()，所以先分析後面的函式部分。`
2.strings_not_equal 函式：
0000000000401338 <strings_not_equal>:
401338: 41 54 push %r12
40133a: 55 push %rbp
40133b: 53 push %rbx
40133c: 48 89 fb mov %rdi,%rbx #rbx=x
40133f: 48 89 f5 mov %rsi,%rbp #rbp=y
401342: e8 d4 ff ff ff callq 40131b <string_length>
401347: 41 89 c4 mov %eax,%r12d # r12d=length(x)
40134a: 48 89 ef mov %rbp,%rdi # rdi=y
40134d: e8 c9 ff ff ff callq 40131b <string_length>
401352: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx # edx=1
401357: 41 39 c4 cmp %eax,%r12d
40135a: 75 3f jne 40139b <strings_not_equal+0x63>
// if(length(y)!=length(x))-->return 1
40135c: 0f b6 03 movzbl (%rbx),%eax #rax=*x
40135f: 84 c0 test %al,%al
401361: 74 25 je 401388 <strings_not_equal+0x50>
// if(*x==0) --> {401388}
401363: 3a 45 00 cmp 0x0(%rbp),%al
401366: 74 0a je 401372 <strings_not_equal+0x3a>
// if(*x==*y) --> {401372}
401368: eb 25 jmp 40138f <strings_not_equal+0x57>
// else --> return 1
40136a: 3a 45 00 cmp 0x0(%rbp),%al #{40136a}
40136d: 0f 1f 00 nopl (%rax)
401370: 75 24 jne 401396 <strings_not_equal+0x5e>
// if (*x!=*y) -> return 1
401372: 48 83 c3 01 add $0x1,%rbx #rbx+=1 (x++)
401376: 48 83 c5 01 add $0x1,%rbp #rbp+=1 (y++)
40137a: 0f b6 03 movzbl (%rbx),%eax #rax=*x
40137d: 84 c0 test %al,%al
40137f: 75 e9 jne 40136a <strings_not_equal+0x32>
//if(*x!=0) ->{40136a}
401381: ba 00 00 00 00 mov $0x0,%edx
401386: eb 13 jmp 40139b <strings_not_equal+0x63>
// return 0
401388: ba 00 00 00 00 mov $0x0,%edx #{401388}:
40138d: eb 0c jmp 40139b <strings_not_equal+0x63>
// return 0;
40138f: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx
401394: eb 05 jmp 40139b <strings_not_equal+0x63>
// return 1;
401396: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx
40139b: 89 d0 mov %edx,%eax
40139d: 5b pop %rbx
40139e: 5d pop %rbp
40139f: 41 5c pop %r12
4013a1: c3 retq
將上述彙編程式碼忠實地實現為C程式碼為：
bool strings_not_equal(char *x,char *y)
{
if (length(x)!=length(y))
return 1;
if (*x==0)
return 0;
if (*x!=*y)
return 1;
else
{
do
{
if (*x!=*y)
return 1;
else
{
x++;
y++;
}
}(while (*x!=0))
}
return 0;
}
簡化程式碼後變為：
bool string_not_equal(char *x,char *y)
{
if (length(x)!=length(y))
return 1;
while (*x!=0)
{
if (*x!=*y)
return 1;
x++;y++;
}
return 0;
}``
3.string_length 函式：
0000000000401338 <strings_not_equal>:
401338: 41 54 push %r12
40133a: 55 push %rbp
40133b: 53 push %rbx
40133c: 48 89 fb mov %rdi,%rbx #rbx=x
40133f: 48 89 f5 mov %rsi,%rbp #rbp=y
401342: e8 d4 ff ff ff callq 40131b <string_length>
401347: 41 89 c4 mov %eax,%r12d # r12d=length(x)
40134a: 48 89 ef mov %rbp,%rdi # rdi=y
40134d: e8 c9 ff ff ff callq 40131b <string_length>
401352: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx # edx=1
401357: 41 39 c4 cmp %eax,%r12d
40135a: 75 3f jne 40139b <strings_not_equal+0x63>
// if(length(y)!=length(x))-->return 1
40135c: 0f b6 03 movzbl (%rbx),%eax #rax=*x
40135f: 84 c0 test %al,%al
401361: 74 25 je 401388 <strings_not_equal+0x50>
401363: 3a 45 00 cmp 0x0(%rbp),%al
401366: 74 0a je 401372 <strings_not_equal+0x3a>
401368: eb 25 jmp 40138f <strings_not_equal+0x57>
40136a: 3a 45 00 cmp 0x0(%rbp),%al
40136d: 0f 1f 00 nopl (%rax)
401370: 75 24 jne 401396 <strings_not_equal+0x5e>
401372: 48 83 c3 01 add $0x1,%rbx #rbx+=1 (x++)
401376: 48 83 c5 01 add $0x1,%rbp #rbp+=1 (y++)
40137a: 0f b6 03 movzbl (%rbx),%eax #rax=*x
40137d: 84 c0 test %al,%al
40137f: 75 e9 jne 40136a <strings_not_equal+0x32>
401381: ba 00 00 00 00 mov $0x0,%edx
401386: eb 13 jmp 40139b <strings_not_equal+0x63>
401388: ba 00 00 00 00 mov $0x0,%edx
40138d: eb 0c jmp 40139b <strings_not_equal+0x63>
40138f: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx
401394: eb 05 jmp 40139b <strings_not_equal+0x63>
401396: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx
40139b: 89 d0 mov %edx,%eax
40139d: 5b pop %rbx
40139e: 5d pop %rbp
40139f: 41 5c pop %r12
4013a1: c3 retq
將上述彙編程式碼忠實地實現為C程式碼為：
int string_length(char *x) //求字串長度
{
if (*x==0)
return 0;
x_begin=x;
else
{
do
{
x++;
}while(*x !=0)
}
return (x-xbegin);
}
簡化程式碼後變為：
int string_length(char *x)
{
x_begin=x;
while (*x!=0)
x++;
return x-x_begin
}
4.最後的求解結果：
實現了兩個函式後很清晰:
string_length(char *):用來求字串長度
string_not_equal(char *,char *):如其名字一樣，當兩字串相等時return 0.
至此，可以完成phase_2函式–>
void phase_2(char *x)
{
// char *y= 0x402400; 這個裡面存著Border relations with Canada have never been better.
if (string_not_equal(x,y)==0) //如果相等
return
else
bomb();
}
所以很清楚，Phase_1是要在記憶體中的input字串中寫入與0x402400中相同的字串，gdb下通過x/1s 命令查詢給定地址的字串為：
把input字串的地址放在rdi中以便傳入string_not_eqaul中，並確保input字串與0x402400的字串相同。
結果：Border relations with Canada have never been better.
第二關
1.phase_2主函式：
//arg1=input (phase_2有一個引數input，是傳入的字串）
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
// 引數1=input，引數2=rsp地址，呼叫函式read_six_number。
400f05: e8 52 05 00 00 callq 40145c <read_six_numbers>
將外部傳入的input字串作為第一引數，(input是什麼先不用管，後面就知道了) phase_1中分配一段記憶體空間後，將該記憶體空間的首地址作為第二引數傳給read_six_numbers函式中(猜測這段記憶體空間是一個陣列)
接下來先進入read_six_numbers函式觀察裡面發生甚摸事了–>
2…read_six_numbers函式：
// arg1=input,arg2=a (a是已經分配好空間的陣列)
000000000040145c <read_six_numbers>:
40145c: 48 83 ec 18 sub $0x18,%rsp #24棧幀
401460: 48 89 f2 mov %rsi,%rdx # rdx=rsi=y
401463: 48 8d 4e 04 lea 0x4(%rsi),%rcx # rcx=y+4
401467: 48 8d 46 14 lea 0x14(%rsi),%rax # rax=y+20
40146b: 48 89 44 24 08 mov %rax,0x8(%rsp) # (rsp+8)=y+20
401470: 48 8d 46 10 lea 0x10(%rsi),%rax # rax=y+16
401474: 48 89 04 24 mov %rax,(%rsp) # (rsp+0)=y+16
401478: 4c 8d 4e 0c lea 0xc(%rsi),%r9 # r9=y+12
40147c: 4c 8d 46 08 lea 0x8(%rsi),%r8 # r8=y+8
401480: be c3 25 40 00 mov $0x4025c3,%esi # rsi=0x4025c3
401485: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax # rax=0
40148a: e8 61 f7 ff ff callq 400bf0 <__isoc99_sscanf@plt>
40148f: 83 f8 05 cmp $0x5,%eax
401492: 7f 05 jg 401499 <read_six_numbers+0x3d>
// if (eax>5),退出
401494: e8 a1 ff ff ff callq 40143a <explode_bomb>
// 否則爆炸
401499: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp
40149d: c3 retq
在read_six_numbers函式中呼叫了sscanf函式，int sscanf(char *input,char *format，arg1,..)，用於將input字串按照format模式串的形式，將字元輸出給指定的變數地址,返回成功輸入的引數個數。第二個引數(模式串)rsi=0x4025c3，查詢0x4025c3的值為"%d %d %d %d %d %d" .
所以共需要8個引數，其中兩個char *型別，6個int型別的地址。
而暫存器傳參最多隻能傳6個，分別存於rdi rsi rdx rcx r8 r9。
第七個引數需要置於棧頂，第八個引數置於第七個引數上方。
縱觀整個流程，應該是在phase_2呼叫前，先要求我們在終端中輸入字串，
將該地址存在某個地址，假設為input，然後呼叫phase_2(input),其中會呼叫
sscanf(input,"%d %d %d %d %d %d",rsp+0,rsp+4,rsp+8,rsp+12,rsp+16,rsp+20)存入資料
將read_six_numbers函式簡化為C程式碼：
int read_six_numbers(char *input，int *a)
// input是phase_2函式從其呼叫者傳入的一個字串,a是棧上分配的一個陣列
{
return ssacnf(input,"%d %d %d %d %d %d",&a[0],&a[1],&a[2],&a[3],&a[4]);
// 注意：這裡沒有實際通過暫存器傳8個引數，因為限制最多6個，最後兩個通過棧傳遞
}
3.回到phase_2主函式：
0000000000400efc <phase_2>:
400efc: 55 push %rbp # push rbp
400efd: 53 push %rbx # push rbx
400efe: 48 83 ec 28 sub $0x28,%rsp # rsp-=0x28
400f02: 48 89 e6 mov %rsp,%rsi # rsi=rsp
400f05: e8 52 05 00 00 callq 40145c <read_six_numbers>
400f0a: 83 3c 24 01 cmpl $0x1,(%rsp)
400f0e: 74 20 je 400f30 <phase_2+0x34>
// if (rsp記憶體的值為1,轉到400f30)
400f10: e8 25 05 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
// 沒轉則爆炸
400f15: eb 19 jmp 400f30 <phase_2+0x34>
400f17: 8b 43 fc mov -0x4(%rbx),%eax
400f1a: 01 c0 add %eax,%eax # eax=2*eax
400f1c: 39 03 cmp %eax,(%rbx)
400f1e: 74 05 je 400f25 <phase_2+0x29>
// if (rbx記憶體的值=eax，轉到{400f25})
400f20: e8 15 05 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
//沒轉則爆炸
400f25: 48 83 c3 04 add $0x4,%rbx
400f29: 48 39 eb cmp %rbp,%rbx
400f2c: 75 e9 jne 400f17 <phase_2+0x1b>
// if (rbx不等於rbp,轉到{400f17})
400f2e: eb 0c jmp 400f3c <phase_2+0x40>
// 否則，轉到{400f3c}
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 ss
翻譯為C程式碼，大致為：
void phase_2(char *input)
{
int a[6];
if (sscanf(input,"%d %d %d %d %d %d",&a[0],&a[1],&a[2],&a[3],&a[4],&a[5])!=6)
bomb();
if (a[0]!=1)
bomb();
begin:
int *p=a+1;
int mid=(*(p-1))*2;
if (mid!=*p)
bomb();
else goto begin;
// 展示程式碼大致邏輯<儘管這個程式碼不正確>
}
所以整個程式碼的邏輯是，先判斷a[0]是否為1，不是1就bomb。之後需要保證a[n+1]=2*a[n]，
才不會bomb所以顯然寫入 "1 2 4 8 16 32".
結果："1 2 4 8 16 32".
第三關
Phase_3
0000000000400f43 <phase_3>:
// arg1=input (input是一個字串)
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
在phase_3中同樣呼叫了sscanf,第二個引數rsi在呼叫前賦予了0x4025cf
gdb中用 x/1s 0x4025cf查到是：“%d %d”，說明這個是輸入兩個int整數。
然後寫入第三、四引數，即rdx，rcx， rcx=rsp+0xc，rdx=rsp+0x8，
rdx和rcx其實是一個陣列，令：rdx<=>&a[0],rcx<=>&a[1]
同樣的套路，在呼叫Phase_3之前先要求按"%d %d"來將資料流寫入到char *input，
然後呼叫sscanf(char *input,"%d %d",&a[0],&a[1])。
若sscanf的返回值<=1,直接爆炸（說明先確保按正確的格式輸入）。跳出sscanf後，if （a[0]<0 或 a[0]>7），也直接爆炸。（保證0 =< a[0] <=7）
後面有一個重要的命令：jmpq *0x402470(,%rax,8)，由於rax=a[0]，所以表明跳轉到地址(0x402470+a[0]*8)中存放的地址(程式碼)。gdb下輸入 x/8gx 0x402470得到：
這擺明是以rdx為索引的跳轉表啊！
圖中所寫入的8個地址都在phase_3程式碼段中可查，switch的索引a[0]可以取0，1，2，3，4，5，6，7以及default，轉成程式碼為：
void phase_3(char *input)
{
int a[2];
if ( sscanf(input,"%d %d",&a[0],&a[1]) != 2)
bomb();
switch (a[0]){
case 0: goto 0x400f7c; break;
case 1: goto 0x400fb9; break;
case 2: goto 0x400f83; break;
case 3: goto 0x400f8a; break;
case 4: goto 0x400f91; break;
case 5: goto 0x400f98; break;
case 6: goto 0x400f9f; break;
case 7: goto 0x400fa6; break;
default: bomb();
}
}
以a[0]=0為例，真實的程式碼存放在0x402470對應的實際程式碼地址為400f7c:
400f7c: b8 cf 00 00 00 mov $0xcf,%eax
// eax=0xcf
400fbe: 3b 44 24 0c cmp 0xc(%rsp),%eax
400fc2: 74 05 je 400fc9 <phase_3+0x86>
// if (eax==a[1])->成功! --> 所以a[1]=0xcf =
400fc4: e8 71 04 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
400fc9: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp
// 同樣的，可以令a[0]取另外7個數，也有對應的a[1]使得關卡通過。
因而，其中一個答案為："0 207"
第四關
phase4彙編程式碼：
000000000040100c <phase_4>:
40100c: 48 83 ec 18 sub $0x18,%rsp #rsp-=0x18
401010: 48 8d 4c 24 0c lea 0xc(%rsp),%rcx #rcx=rsp+0xc
401015: 48 8d 54 24 08 lea 0x8(%rsp),%rdx #rdx=rsp+0x8
40101a: be cf 25 40 00 mov $0x4025cf,%esi #rsi=0x4025cf
40101f: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax #eax=0
401024: e8 c7 fb ff ff callq 400bf0 <__isoc99_sscanf@plt>
#查(gdb)x/1s 0x4025cf得"%d %d",所以sscanf兩個int型整數，第1個資料x存於0x8(%rsp),第2個資料y存於0xc(%rsp)
401029: 83 f8 02 cmp $0x2,%eax
40102c: 75 07 jne 401035 <phase_4+0x29> #if (rax!=2)->bomb()
40102e: 83 7c 24 08 0e cmpl $0xe,0x8(%rsp) #else
401033: 76 05 jbe 40103a <phase_4+0x2e> #if (0=<x<=0xe)->{40103a}
401035: e8 00 04 00 00 callq 40143a <explode_bomb> #else bomb()
40103a: ba 0e 00 00 00 mov $0xe,%edx #edx=0xe
40103f: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi #esi=0
401044: 8b 7c 24 08 mov 0x8(%rsp),%edi #edi=x
401048: e8 81 ff ff ff callq 400fce <func4>
40104d: 85 c0 test %eax,%eax
40104f: 75 07 jne 401058 <phase_4+0x4c> #if(返回值!=0)->bomb()
401051: 83 7c 24 0c 00 cmpl $0x0,0xc(%rsp) #else
401056: 74 05 je 40105d <phase_4+0x51> #if (y!=0)->bomb()
401058: e8 dd 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb> #else
40105d: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp #->成功
Phase_4思路：
呼叫ssacnf(input,"%d %d",&x,&y),必須成功輸入到&x和&y中，必須使得 x>=0 && x<=0xe,然後置引數1:edi=x ,引數2:esi=0,引數3:edx=0xe 呼叫func4函式。必須保證返回值為0且y的值為0才成功。所以y的值確定為0，x的值在0～0xe之間，確切可行解需進入func4()分析。
編寫成C程式碼為：
void func4(char *input)
{
int y;
int x;
if (sscanf(input,"%d %d",&x,&y)!=2)
bomb();
if (x<0 || x>0xe)
bomb();
int result=func4(x,0,0xe,&y);
if (y!=0 || result!=0)
bomb();
return;
}
現在，就剩下進入func4函式中進行分析：
0000000000400fce <func4>:
// func4(a=x,b=0,c=0xe)
// a,b,c分別存於rdi,rsi,rdx
400fce: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp #rsp-=8
400fd2: 89 d0 mov %edx,%eax #rax=0xe
400fd4: 29 f0 sub %esi,%eax #rax-=b
400fd6: 89 c1 mov %eax,%ecx ###rcx=rax
400fd8: c1 e9 1f shr $0x1f,%ecx
400fdb: 01 c8 add %ecx,%eax #rax+=rax>>0x1f
400fdd: d1 f8 sar %eax #rax= rax/2
400fdf: 8d 0c 30 lea (%rax,%rsi,1),%ecx #rcx=rax+rsi
400fe2: 39 f9 cmp %edi,%ecx
400fe4: 7e 0c jle 400ff2 <func4+0x24> #if(rcx<=rdi)->{400ff2}
400fe6: 8d 51 ff lea -0x1(%rcx),%edx #rax=rcx-1
400fe9: e8 e0 ff ff ff callq 400fce <func4> #callq <func4>
400fee: 01 c0 add %eax,%eax
400ff0: eb 15 jmp 401007 <func4+0x39>
400ff2: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax #rax=0
400ff7: 39 f9 cmp %edi,%ecx
400ff9: 7d 0c jge 401007 <func4+0x39> #if(rcx>=rdi)->{401007}
400ffb: 8d 71 01 lea 0x1(%rcx),%esi #else rsi=rcx+1
400ffe: e8 cb ff ff ff callq 400fce <func4> #callq <func4>
401003: 8d 44 00 01 lea 0x1(%rax,%rax,1),%eax #rax=2*rax+1
401007: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp #rsp+=8
40100b: c3 retq #return rax
分析其邏輯，將func4彙編程式碼的邏輯轉化為C程式碼：
int func4(a,b,c)
{
int mid=c-b;
mid=(mid>>31+mid)/2+b;
if (mid<a)
return 2*func4(a+mid+1,c)+1;
else if (mid>a)
return 2*func4(a,b,mid-1);
else
return 0;
}
// 一開始傳入的引數為func4(x,0,14)
// 首次傳入進入func4的mid值為7，因而若x=7，可以直接return 0
// 其他答案難以直觀看出，可編程式碼試驗，在此不做贅述
因而，得到其中一個解：“7 0” .
第五關
一、Phase_5反彙編及分析
0000000000401062 <phase_5>:
// input in rdi
401062: 53 push %rbx
401063: 48 83 ec 20 sub $0x20,%rsp # 分配32空間
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) # 0x18(rsp)=rax
401078: 31 c0 xor %eax,%eax # eax置0
40107a: e8 9c 02 00 00 callq 40131b <string_length>
// 要求返回值為6,所以猜輸入的是長度為6的字串
40107f: 83 f8 06 cmp $0x6,%eax
401082: 74 4e je 4010d2 <phase_5+0x70> #不然爆炸
401084: e8 b1 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
401089: eb 47 jmp 4010d2 <phase_5+0x70>
#### 迴圈起點 ####
40108b: 0f b6 0c 03 movzbl (%rbx,%rax,1),%ecx
// 迴圈最開始rax=0,rbx是從rdi中匯入，是一個字串，所以將字串首字元傳入ecx，用0補齊
40108f: 88 0c 24 mov %cl,(%rsp) # 剛傳入的字元匯入棧頂
401092: 48 8b 14 24 mov (%rsp),%rdx
401096: 83 e2 0f and $0xf,%edx # edx=剛傳入的字元高4位歸0
401099: 0f b6 92 b0 24 40 00 movzbl 0x4024b0(%rdx),%edx
// 以0x4024b0這一特定地址為基址，以傳入的字元為下標找到該地址下的1位元組
//
4010a0: 88 54 04 10 mov %dl,0x10(%rsp,%rax,1)
// 該字元存於 rsp+0x10+rax 地址中
4010a4: 48 83 c0 01 add $0x1,%rax
4010a8: 48 83 f8 06 cmp $0x6,%rax
4010ac: 75 dd jne 40108b <phase_5+0x29> #rax!=6->回到迴圈開始
#### 迴圈結束 ####
// 這段迴圈用C程式碼表示為:
for (int i=0;i<6;i++){
a[i] = src(input[i] & 0xf);
}
//
其中a是rsp+0x10為地址的字串，src=0x4024b0，input為phase_5的輸入引數
4010ae: c6 44 24 16 00 movb $0x0,0x16(%rsp) # (rsp+24)=0
4010b3: be 5e 24 40 00 mov $0x40245e,%esi # 引數2=0x40245e，查得"flyers"
4010b8: 48 8d 7c 24 10 lea 0x10(%rsp),%rdi # 引數1=陣列a的首元素地址
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> # 字串必須相等
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 #eax置0
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
二、問題求解及結果
對0x4024b0和0x40245e進行查詢，查詢結果如下表所示：
| 查詢 | 結果 |
|---|---|
| (gdb) x/1s 0x4024b0 | “maduiersnfotvbylSo you think you can stop the bomb” |
| (gdb) x/1s 0x40245e | “flyers” |
由於字串a和字串tar="flyers"相等，即a="flyers" 所以src[input[i]&&0xf]=tar[i]，得到下表：
| tar[i] | char | input[i]&0xf | input[i] |
|---|---|---|---|
| tar[0] | f | 9 | ) 9 i y I Y |
| tar[1] | l | 15 | / ? O _ o |
| tar[2] | y | 14 | . > N ^ n - |
| tar[3] | e | 5 | % e u E U |
| tar[4] | r | 6 | & 6 f v F V |
| tar[5] | s | 7 | 7 G W g w |
tar=flyers，轉換成src字串的下標分別為9,15,14,5,6,7以該下標作為末四位查Ascii表即可得到input字串前六個字元。在每個i在input[i]中任取1即可。
其中一個答案為：YONUVW
第六關
由於第六關的彙編程式碼太長且複雜，需要非常耐心地進行分析，故將整個彙編程式碼分為幾個部分詳細說明。
一、Part1
00000000004010f4 <phase_6>:
// arg1=input（input是從外部傳入的字串）
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>
// read_six_numbers
int read_six_numbers(input,a)
{//input是phase_6的引數1,a是在棧中分配的一個int*陣列
return (sscanf(input,"%d %d %d %d %d %d",&a[0],&a[1],&a[2],&a[3],&a[4],&a[5]));
}
//
40110b: 49 89 e6 mov %rsp,%r14
40110e: 41 bc 00 00 00 00 mov $0x0,%r12d
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈開始<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// 令 r12d<=>i , rbx<=>j (後面註釋的i和j代表這兩個暫存器的值)
401114: 4c 89 ed mov %r13,%rbp
401117: 41 8b 45 00 mov 0x0(%r13),%eax # eax=a[i]
40111b: 83 e8 01 sub $0x1,%eax # eax -= 1
40111e: 83 f8 05 cmp $0x5,%eax
401121: 76 05 jbe 401128 <phase_6+0x34>
// if (eax>=0 && eax<=5) -> jmp else -> bomb (所以eax必須在區間[0,5])
401123: e8 12 03 00 00 callq 40143a <explode_bomb>
401128: 41 83 c4 01 add $0x1,%r12d # i++
// r12d一開始為0，這邊加1，感覺會是個用於迴圈的計數器
40112c: 41 83 fc 06 cmp $0x6,%r12d
401130: 74 21 je 401153 <phase_6+0x5f> # 等於6時跳出迴圈
401132: 44 89 e3 mov %r12d,%ebx # 否則繼續,j初始化=i+1
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 內迴圈開始<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
401135: 48 63 c3 movslq %ebx,%rax
401138: 8b 04 84 mov (%rsp,%rax,4),%eax # 取下一個數到%eax
40113b: 39 45 00 cmp %eax,0x0(%rbp) #該數不能與a[i]相同，否則爆炸
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 # ebx+=1
401148: 83 fb 05 cmp $0x5,%ebx
40114b: 7e e8 jle 401135 <phase_6+0x41>
// ebx開始時為i，if (ebx<=5) -> 跳出迴圈
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 內迴圈結束<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
40114d: 49 83 c5 04 add $0x4,%r13
401151: eb c1 jmp 401114 <phase_6+0x20>
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈結束<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// 這後面還一大段程式碼，暫作省略，在後面部分再進行分析
上面是一個多重迴圈，詳細註釋已在上寫出，分析清楚邏輯不難寫成C程式碼:
for (int i=0; i<6; i++){
if (a[i]-1>5 || a[i]-1<0) bomb();
for (int j=i+1;j<=5;j++){
if (a[j] == a[i]) bomb();
}
}
這段程式碼邏輯很清晰，就是保證6個數都處於區間[1,6]中且不能重複,下面進入程式碼分析的第二部分。
二、Part2
401153: 48 8d 74 24 18 lea 0x18(%rsp),%rsi # 邊界&a[6]
401158: 4c 89 f0 mov %r14,%rax # rax=&a[0]
40115b: b9 07 00 00 00 mov $0x7,%ecx
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈開始<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
401160: 89 ca mov %ecx,%edx
401162: 2b 10 sub (%rax),%edx # edx =7-a[0]
401164: 89 10 mov %edx,(%rax) # a[0]=7-a[0]
401166: 48 83 c0 04 add $0x4,%rax # rax指向下一個數
40116a: 48 39 f0 cmp %rsi,%rax
40116d: 75 f1 jne 401160 <phase_6+0x6c>
上面這個迴圈很清楚是將a[i]線性變換為7-a[i].
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈結束<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
這部分程式碼很簡單，就是將a[i]變換為7-a[i]，寫成程式碼就是
for (int i=0;i<6;i++)
a[i] = 7-a[i];
繼續進入第三部分。
三、Part3
40116f: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi
// esi = 0 感覺又是一個計數器 令：esi<=>i
401174: eb 21 jmp 401197 <phase_6+0xa3>
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈開始<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
#############小迴圈1開始：
401176: 48 8b 52 08 mov 0x8(%rdx),%rdx
// rdx=mem[rdx+0x8],這種寫法很奇怪，猜想rdx=是一個結構體，且0x8偏移為該結構體指標
40117a: 83 c0 01 add $0x1,%eax # i++
40117d: 39 c8 cmp %ecx,%eax
// ecx=7,eax一開始=&a[6]
40117f: 75 f5 jne 401176 <phase_6+0x82>
#############小迴圈1結束。
401181: eb 05 jmp 401188 <phase_6+0x94>
#############小迴圈2開始：
401183: ba d0 32 60 00 mov $0x6032d0,%edx
401188: 48 89 54 74 20 mov %rdx,0x20(%rsp,%rsi,2)
// mem(a+0x20+2i)=0x4032d0
40118d: 48 83 c6 04 add $0x4,%rsi # 另外一個迴圈
401191: 48 83 fe 18 cmp $0x18,%rsi # 保證每個a[i]都執行過
401195: 74 14 je 4011ab <phase_6+0xb7> # 退出迴圈
401197: 8b 0c 34 mov (%rsp,%rsi,1),%ecx # 指標偏移，依次獲取6個數
40119a: 83 f9 01 cmp $0x1,%ecx
40119d: 7e e4 jle 401183 <phase_6+0x8f> #<=1則跳回開頭
#############小迴圈2結束。
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>
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈結束<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
這部分內容有點複雜且不知所云，那麼先用gdb看看裡面的 0x6032d0是個啥東西。
這個名字叫node1，再結合上面的mov 0x8(%rdx),%rdx ，猜測這是一個結構體且8位元組的位置是這個結構體的指標，我們嘗試列印更多資訊。
從上面的資訊可以看出，該0~3位元組是一個不知道是什麼的資料，4～7位元組是node的編號，8～15位元組是應該是一個指標，0x6032d0結構體中的指標為0x006032e0，這個指標指向node2，同樣node2中的指標指向node3 …最後一個node6中的指標指向地址0。該結構體是一個連結串列啊！
可以大致確定這個結構體為：
struct node{
int val;//這個暫不知道是什麼資料
int id;//id是編號
node *next; //next是指向的node的地址
}
再看這段的彙編程式碼，將第三部分忠實地逆向得：
while(1){
cx=*(sp+si*1); // cx=sp+0,sp+0x4,sp+0x8,sp+0xc,....
if(cx<=1) dx=0x6032d0; //dx=表頭地址
else {
ax=1;
dx=0x6032d0;
//遍歷連結串列,使得dx=第sp[si/4]項的地址
do{
dx=*(dx+0x8); //dx=(dx.next)->val
ax+=1;
}while(ax!=cx);
}
*(sp+si*2+0x20)=dx;//從sp+0x20起,每8位元組記錄一個連結串列項地址
si+=4;
if(si==0x18) break; //sp+0x18,即&sp[6]
}
簡化為C程式碼為：
node *n[6]; //n = sp+0x20
for (int i=0;i<6;i++)
{
addr = 0x6032d0;
for (int j=0;j<val[i];j++)
addr = *(addr+0x8);
n[i]=addr;
}
C程式碼就很清楚了，一開始的節點規定為0x6032d0，即node1的地址，然後是不斷地找當前節點的next節點（next的次數為陣列的值），找到後放在新分配的sp+0x20記憶體中。也就是相當於根據陣列值，給6個node節點重新排列，並放於其實地址為sp+0x20的指標陣列n[6]中。
第三部分真是費勁，但是基本搞清這個node是什麼了，接下來進入Part4部分。
四、Part4
4011ab: 48 8b 5c 24 20 mov 0x20(%rsp),%rbx # rbx=n[0]
4011b0: 48 8d 44 24 28 lea 0x28(%rsp),%rax # rax=&n[1]
4011b5: 48 8d 74 24 50 lea 0x50(%rsp),%rsi # 邊界 rsi=&n[6]
4011ba: 48 89 d9 mov %rbx,%rcx # rcx=rbx
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈開始<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// rax是陣列n的下一個值的地址，rcx是陣列n前一個值，記：rax=&n[i+1] rcx=n[i] rdx=n[i+1]
4011bd: 48 8b 10 mov (%rax),%rdx # rdx=n[i+1]
4011c0: 48 89 51 08 mov %rdx,0x8(%rcx) #n[i]->next=n[i+1]
4011c4: 48 83 c0 08 add $0x8,%rax # rax+=8
4011c8: 48 39 f0 cmp %rsi,%rax
4011cb: 74 05 je 4011d2 <phase_6+0xde>
// if (rax==&n[6]),即 i->退出迴圈
4011cd: 48 89 d1 mov %rdx,%rcx
// else -> rcx=rdx , 回到迴圈開始迴圈
4011d0: eb eb jmp 4011bd <phase_6+0xc9>
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 迴圈結束<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
4011d2: 48 c7 42 08 00 00 00 movq $0x0,0x8(%rdx)
4011d9: 00
一開始i=0 rcx=n[0]，rax=&n[1]， rdx=n[1]，使得rcx->next=rdx，即n[0]->next=n[1]
然後迴圈一次後變成 -> rcx=n[1]，rax=&n[2]，rdx=n[2],使得n[1]->next=n[2]
最後一次迴圈時，rcx=n[4]，rax=&n[5]，rdx=n[5],使得n[4]->next=n[5]，再將當前的n[5]的next指向地址0，結束Part4的部分。
將其上述過程逆向得：
bx=n[0]
ax=&n[1]
si=&n[6]
cx=bx
while(1)
{
dx = *ax
cx->next = dx
ax+=0x8
if(ax==si) {
// n[0]~n[4] 都已經分配了next，再給n[5]分配0地址為next
dx->next=0;
break;
}
}
這一部分就是把按照陣列n的順序去修改連結串列的next，使得該連結串列按陣列的順序串成順鏈。
下面進入最後一部分的分析，答案近在咫尺！
五、Part5
4011da: mov $0x5,%ebp
4011df: mov 0x8(%rbx),%rax # rax=rbx的下一個節點的指標
4011e3: mov (%rax),%eax # 結構體中val的值 儲存在rax中
4011e5: cmp %eax,(%rbx) # 比較兩個node的val值
4011e7: jge 4011ee <phase_6+0xfa> # 如果靠前結點的val < 靠後結點的val
4011e9: callq 40143a <explode_bomb> # 爆炸
4011ee: mov 0x8(%rbx),%rbx # 移動指標
4011f2: sub $0x1,%ebp
4011f5: jne 4011df <phase_6+0xeb> # 迴圈
4011f7: add $0x50,%rsp
4011fb: pop %rbx
4011fc: pop %rbp
4011fd: pop %r12
4011ff: pop %r13
401201: pop %r14
401203: retq
最後一段邏輯很清晰，即要求排序按val遞減，否則爆炸。
上面分析了這麼多，是時候全部整合起來並出結果了！
進入最後一部分，結果的呈現。
六、Part6
val:
node1=14c node2=0a8 node3=39c
node4=2b3 node5=1dd node6=1bb
根據val從大到小排序分別為：3 4 5 6 1 2，但由於之前進行了一次a[i]=7-[i]的線性變換，所以現在的3 4 5 6 1 2即為之前的4 3 2 1 6 5。
結果：4 3 2 1 6 5。
至此，lab1～lab6已全部完成，執行一下來看看結果吧
這個實驗花了好久，尤其是最後一個Phase，太難搞了不過也終於把bomb lab給完成了，看到彈出的 Congratulations！還是挺激動的。
下面附上六關全部的結果吧
Border relations with Canada have never been better.
1 2 4 8 16 32
0 207
7 0
YONUVW
4 3 2 1 6 5
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