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iOS逆向-arm64汇编学习

iOS逆向-arm64汇编学习

作者: 傻傻木 | 来源:发表于2018-05-27 18:48 被阅读1105次

    捣鼓了一段时间的iOS逆向相关的东西,在动态分析过程中会阅读汇编代码,分析代码的执行流程,在此记录下阅读汇编代码过程中经常遇到的一些指令。

    当然如果不玩逆向也有必要学习汇编,在定位某些crash问题的时候会很有帮助,比如有时候程序挂在系统库里面,如果能读懂汇编代码,再利用一些调试技巧,可会达到意想不到的效果。

    除此之外,学习汇编有利于帮助自己更深层次的理解程序,理解计算机。

    说明:下面所描述的都是在arm64架构的汇编指令,在arm32或者x86架构会有所区别。


    寄存器

    arm64架构下,所有的寄存器都是64位,并且每个寄存器都有名字的,按照功能来划分,可分为一下几类,分别为:

    1. 通用寄存器
    2. 程序计数器
    3. 堆栈指针
    4. 链接寄存器
    5. 程序状态寄存器
    6. 零寄存器

    下面分别说明这些寄存器的作用

    通用寄存器

    64bit : x0 ~ x28 ,每个寄存器都是64bit
    32bit:w0 ~ w28,实际上是x0~x28寄存器的低32bit
    x0~x7:通过用来存储函数的参数,如果函数有更多的参数使用堆栈来传递
    x0:通常用来存放函数的返回值

    register.png

    程序计数器

    程序计数器叫Program Counter,俗称PC,也就是x32寄存器,存储着CPU当前正在执行的地址。

    堆栈指针

    SP (Stack Pointer),就是x31寄存器,存储的是栈顶的地址
    FP (Frame Pointer)FP也就是x29寄存器,存储着栈底的地址
    随着函数的调用,SPFP会不断的变化。

    链接寄存器

    LR(Link Register),也就是x30寄存器,存储着函数的返回地址。
    当函数结束时,就是通过LR寄存器的值,跳转到调用函数的位置继续往下执行。

    程序状态寄存器

    CPSR (Current Program Status Register),各个bit的含义如下图:

    cpsr.jpeg

    SPSR (Saved Program Status Register),在异常状态下使用,当发生异常时,会把CPSR的内容写入SPSR, 等异常恢复之后,又会把SPSR写会到CPSR中。

    零寄存器

    WZR
    XZR
    里面存储的值都是0。


    常用指令

    算术运算指令

    mov 赋值指令

    mov x0, #2  // 把2这个值赋值给x0寄存器
    mov x0, x1  // 把x1寄存器中的值赋值给x0寄存器中
    

    add
    两个操作数相加,相加的结果存放到一个寄存器中

    add, x2, x0, x1 //把x0的值与x1的值相加,得到的结果存放到x2寄存器中
    add, x2, x0, #3 // 把x0的值与3相加,得到的结果存放到x2寄存器中
    

    sub
    第一个操作数减第一个操作数,得到的结果存放到一个寄存器中

    sub, x2, x1, x0 // x1的值减去x0的值,得到的结果存放到*x2*寄存器中
    sub, x2, x1, #4 // x1的值减去4,得到的结果存放到x2寄存器中
    

    mul 乘法指令

    mul x3, x1, x2  // x1 乘以 x2 的结果存放在 x3 中
    

    sdiv 除法指令

    sdiv    w0, w0, w1 // w0 除以 w1 的结果存放在 w0 中
    

    逻辑运算指令

    这里的运算是指位运算

    1. LSL 逻辑左移
      按操作数所指定的数量向左移位,低位用零来填充
    2. ASL 算术左移
      通逻辑左移,ASLLSL等价
    lsl x0, x0, #1
    asl x1, x1, x0
    
    1. LSR 逻辑右移
      按操作数所指定的数量向右移位,左端用来填充。

    2. ASR 算术右移
      按操作数所指定的数量向右移位,左端用最高位位的值来填充 ,如果是负数,最高位为1

    lsr w1, w2, #1
    asr x1, x2, #2
    
    1. ROR 循环右移
      按操作数所指定的数量向右循环移位, 左端用右端移出的位来填充。其中,操作数可以是通用寄存器,也可以是立即数。 当进行寄存器bit位数的循环右移操作时,通用寄存器中的值不改变。
    ror x0, #6
    ror w0, #32  // 循环移动了32位,w0的值不变
    

    跳转指令

    ret
    相当于高级编程语言的return,函数返回。

    cmp
    将两个操作数相减,相减的结果会影响cpsr 寄存器的标志位,当结果小于0时,CPSR寄存器的N位为1, 等于0时, CPSR寄存器的Z为位1。
    cmp x0, x1

    b
    跳转指令,跳转找指定的标记处执行;可以带条件跳转,一般跟cmp配合使用,使用到的条件域如下:

    1. EQ:equal
    2. NE:not equal
    3. GT:great than
    4. GE:great equal
    5. LT:less than
    6. LE:less equal

    普通跳转
    b testCodetestCode是汇编代码中的一个标记

    条件跳转,当x0x1的值相等时,才跳转到testCode标记处执行代码

    cmp x0, x1
    beq testCode
    

    bl
    带返回值的跳转指令,这个指令会做两个操作

    1. 将下一条指令的地址存储到lr (x30)寄存器中
    2. 跳转到标记处开始执行代码
      bl testCode,当执行完testCode标记处代码后,又会返回来执行bl指令下面的指令。

    内存操作

    load从内存中读取数据

    1. ldr 地址没有偏移或者偏移为正数时使用
    2. ldur 地址偏移为负数时使用
      a) str x5 [x0] x0中是内存的地址,读取的值存放在x5寄存器中, x寄存器读取8个字节
      b)str w6 [x0] x0中是内存的地址,读取的值存放在w5寄存器中, w寄存器读取4个字节

    说明: 地址还可以偏移 str x5 [x0, #0x4] , stur x5 [x0, #-0x4] , 偏移量为正数高地址偏移,使用str指令、偏移量为负数低地址偏移,使用stur指令。

    1. ldp 从指定内存中读取数据到一对寄存器中, ppair的意思,这一对寄存器必须是同类型的,要么x类型, 要么w类型。其中低位读取到第一个寄存器、高位读取到第二个寄存器
      ldp w5, w6, [x0] , 地址可以偏移 ldp x5, x6, [x0, #-x04]

    store 往指定的内存写入数据

    1. str
    str x1, [x0]
    str w2, [x1]
    str w3, [x1, #4]
    
    1. stur
    stur x3, [x0, #-4]
    stur w2, [x1, #-4]
    
    1. stp
    stp x2, x3, [x0]
    stp w4, w5, [x0]
    

    使用方法与从内存中读取数据类似,只不过是往内存写入数据。


    总结

    本文整理了一些在逆向iOS程序时常见的一些汇编指令,当然在实际逆向的过程所看到的汇编指令更加复杂,比如还有函数调用栈,这是下篇的内容。如有错误请指正。

    Refrence

    1. iOS开发同学的arm64汇编入门 - 刘坤的技术博客
    2. ARM汇编电子书

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