ARM汇编与逆向工程：蓝狐卷基础知识

与传统的CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）架构相比，Arm架构的指令集更加简洁明了，指令执行效率更高，能够在更低的功耗下完成同样的计算任务，因此在低功耗、嵌入式等领域具有广泛的应用。同时，由于ARM公司采用了开放授权的商业模式，许多芯片厂商都可以使用Arm架构进行设计和生产，因此Arm架构在移动设备、智能家居、工控等领域也得到了广泛应用。此外，Arm架构还具有可扩展性和兼容性，可以支持从单核到多核的不同规模和复杂度的处理器设计，并且可以运行各种不同的操作系统，如Linux、Android等。

随着Arm架构的广泛应用，相关安全事件层出不穷，各类Arm设备的安全性亟待提升，设备逆向分析工作需要进一步深入，以了解设备内部实现方式和运行机制，发现潜在的安全漏洞和缺陷，从而加强设备的安全性。此外，分析黑客的攻击载荷和恶意软件，了解攻击者的攻击手段和目的，可以帮助我们及时发现并阻止攻击，从而保护系统和数据。因此，熟练掌握Arm逆向分析技术十分重要。

内容简介

《ARM汇编与逆向工程　蓝狐卷 基础知识》分为12章，从基础的字节和字符编码到操作系统原理、Arm架构和指令，再到静态和动态分析、逆向工程实践，循序渐进地讲解Arm逆向工程的方方面面，而且每一章都包含许多实际的案例，可以帮助读者更好地理解和掌握相关知识。同时，书中也介绍了许多工具和技术，如IDA Pro、Radare2、Binary Ninja、Ghidra、GDB等，这些工具在实际逆向工程中都有着广泛的应用。此外，本书还介绍了Arm环境的构建和使用，可以帮助读者快速搭建自己的Arm环境。

总的来说，本书对逆向工程的各个方面都进行了较为全面的介绍，对于想要学习Arm逆向工程的读者来说是一本很好的入门书籍，可以帮助读者建立起Arm逆向分析技术的知识体系。同时，由于逆向工程领域的不断更新和变化，读者也需要不断学习和探索，才能在实践中获得更多的经验和技能。需要注意的是，在学习逆向工程时要遵守相关法律法规和道德规范，不能侵犯他人的知识产权和隐私权。

作者简介

Maria Markstedter是全球著名的ARM逆向工程专家，2018年入选“福布斯30岁以下科技精英”榜单，2020年获得“福布斯网络安全年度人物”奖。

译者简介

ChaMd5安全团队

国内老牌CTF战队，成立于2016年，旨在维护企业安全和培养安全人才，为各大企业提供安全服务，著有《CTF实战：技术、解题与进阶》

目录

前言

致谢

作者简介

第一部分　Arm汇编内部机制

第1章　逆向工程简介 2

1.1　汇编简介 2

1.1.1　位和字节 2

1.1.2　字符编码 3

1.1.3　机器码和汇编 4

1.1.4　汇编 6

1.2　高级语言 11

1.3　反汇编 12

1.4　反编译 13

第2章　ELF文件格式的内部结构 15

2.1　程序结构 15

2.2　高级语言与低级语言 16

2.3　编译过程 17

2.3.1　不同架构的交叉编译 18

2.3.2　汇编和链接 20

2.4　ELF文件概述 22

2.5　ELF文件头 23

2.5.1　ELF文件头信息字段 24

2.5.2　目标平台字段 24

2.5.3　程序入口点字段 25

2.5.4　表位置字段 25

2.6　ELF程序头 26

2.6.1　PHDR 程序头 27

2.6.2　INTERP程序头 27

2.6.3　LOAD程序头 27

2.6.4　DYNAMIC程序头 28

2.6.5　NOTE程序头 28

2.6.6　TLS程序头 29

2.6.7　GNU_EH_FRAME程序头 29

2.6.8　GNU_STACK程序头 29

2.6.9　GNU_RELRO程序头 31

2.7　ELF节头 33

2.7.1　ELF meta节 35

2.7.2　主要的ELF节 36

2.7.3　ELF符号 37

2.8　.dynamic节和动态加载 40

2.8.1　依赖项加载 41

2.8.2　程序重定位 41

2.8.3　ELF程序的初始化和终止节 44

2.9　线程本地存储 47

2.9.1　local-exec TLS访问模型 50

2.9.2　initial-exec TLS访问模型 50

2.9.3　general-dynamic TLS访问模型 51

2.9.4　local-dynamic TLS访问模型 52

第3章　操作系统基本原理 54

3.1　操作系统架构概述 54

3.1.1　用户模式与内核模式 54

3.1.2　进程 55

3.1.3　系统调用 56

3.1.4　线程 62

3.2　进程内存管理 63

3.2.1　内存页 64

3.2.2　内存保护 65

3.2.3　匿名内存和内存映射 65

3.2.4　地址空间布局随机化 69

3.2.5　栈的实现 71

3.2.6　共享内存 72

第4章　Arm架构 74

4.1　架构和配置文件 74

4.2　Armv8-A架构 75

4.2.1　异常级别 76

4.2.2　Armv8-A执行状态 81

4.3　AArch64执行状态 82

4.3.1　A64指令集 82

4.3.2　AArch64寄存器 83

4.3.3　PSTATE 89

4.4　AArch32执行状态 90

4.4.1　A32和T32指令集 91

4.4.2　AArch32寄存器 94

4.4.3　当前程序状态寄存器 96

4.4.4　执行状态寄存器 99

第5章　数据处理指令 103

5.1　移位和循环移位 105

5.1.1　逻辑左移 105

5.1.2　逻辑右移 106

5.1.3　算术右移 106

5.1.4　循环右移 107

5.1.5　带扩展的循环右移 107

5.1.6　指令形式 107

5.1.7　位域操作 112

5.2　逻辑运算 120

5.2.1　位与 121

5.2.2　位或 122

5.2.3　位异或 124

5.3　算术运算 125

5.3.1　加法和减法 125

5.3.2　比较 127

5.4　乘法运算 130

5.4.1　A64中的乘法运算 130

5.4.2　A32/T32中的乘法运算 131

5.5　除法运算 145

5.6　移动操作 146

5.6.1　移动常量立即数 146

5.6.2　移动寄存器 149

5.6.3　移动取反 150

第6章　内存访问指令 151

6.1　指令概述 151

6.2　寻址模式和偏移形式 152

6.2.1　偏移寻址 155

6.2.2　前索引寻址 162

6.2.3　后索引寻址 164

6.2.4　字面值寻址 166

6.3　加载和存储指令 172

6.3.1　加载和存储字或双字 172

6.3.2　加载和存储半字或字节 174

6.3.3　A32多重加载和存储 177

6.3.4　A64加载和存储对 186

第7章　条件执行 189

7.1　条件执行概述 189

7.2　条件码 190

7.2.1　NZCV条件标志 190

7.2.2　条件码 193

7.3　条件指令 194

7.4　标志设置指令 197

7.4.1　指令的S后缀 197

7.4.2　测试和比较指令 201

7.5　条件选择指令 207

7.6　条件比较指令 209

7.6.1　使用CCMP的布尔与条件 210

7.6.2　使用CCMP的布尔或条件 212

第8章　控制流 215

8.1　分支指令 215

8.1.1　条件分支和循环 216

8.1.2　测试和比较分支 219

8.1.3　表分支 220

8.1.4　分支和切换 222

8.1.5　子程序分支 225

8.2　函数和子程序 227

8.2.1　程序调用标准 227

8.2.2　易失性和非易失性寄存器 228

8.2.3　参数和返回值 229

8.2.4　传递较大值 230

8.2.5　叶子函数和非叶子函数 233

第二部分　逆向工程

第9章　Arm环境 240

9.1　Arm板 241

9.2　使用QEMU模拟虚拟环境 242

9.2.1　QEMU用户模式模拟 243

9.2.2　QEMU系统模式模拟 246

第10章　静态分析 252

10.1　静态分析工具 252

10.1.1　命令行工具 253

10.1.2　反汇编器和反编译器 253

10.1.3　Binary Ninja Cloud 254

10.2　引用调用示例 258

10.3　控制流分析 263

10.3.1　main函数 264

10.3.2　子程序 265

10.3.3　转换为字符 269

10.3.4　if语句 270

10.3.5　商除法 272

10.3.6　for循环 273

10.4　算法分析 275

第11章　动态分析 288

11.1　命令行调试 289

11.1.1　GDB命令 289

11.1.2　GDB多用户模式 290

11.1.3　GDB扩展:GEF 292

11.1.4　Radare2 303

11.2　远程调试 308

11.2.1　Radare2 309

11.2.2　IDA Pro 309

11.3　调试内存损坏 311

11.4　使用GDB调试进程 319

第12章　逆向arm64架构的macOS

恶意软件 325

12.1　背景 326

12.1.1　macOS arm64二进制文件 326

12.1.2　macOS Hello World（arm64） 329

12.2　寻找恶意arm64二进制文件 331

12.3　分析arm64恶意软件 337

12.3.1　反分析技术 338

12.3.2　反调试逻辑（通过ptrace） 339

12.3.3　反调试逻辑（通过sysctl） 342

12.3.4　反虚拟机逻辑（通过SIP状态

和VM遗留物检测） 346

12.4　总结 351